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研究称某些植物可能无法迅速适应未来气候变夏

2019-01-15 00:03:57

  中国园林1月7日消息:一项最新的研究利用迄今为止最大的开花植物进化树数据,提出了植物是如何逐渐具备抗拒低温的特性的,并指出,人类活动对植物和全球的农业造成的威胁可能被原来想象的还要大。

  这项研究是由佛罗里达大学的科学家完成的,研究显示许多被子植物,或者说开花植物,其进化机制是为了应付史前的极低温度而形成的。研究者发现,这些植物在进入更加寒冷的地区之前,可能已经获得了某些适应低气温的特性。参与研究的PamSoltis说,这项研究还表明,某些现代涉及到人生的方方面面的被子植物,包括大多数开花植物、树和农作物,可能都不具备迅速应对人类活动导致的气候变化的特性。

  “只有某些植物能够做出调整,在寒冷的气候下幸存下来,”Soltis说。“实际上,有些植物之所以具备耐寒性,是为了应对与寒冷同时出现的其他气候条件。这项研究结果表明,某些植物,包括许多农作物,不具备迅速适应气候变化的基本基因特性。”

  以前,开花植物被认为是木本植物,只能在温暖潮湿的环境中生存。但是实际上,它们也可以在比较寒冷的气候中扎根。它们是如何做到这一点的,一直让研究者非常不解。

  “直到现在,关于茎和叶如何进化出忍耐低温的特性,我们仍然提不出有说服力的解释

,”这次研究的主要参与者AmyZanne说。“我们的研究让我们看到了这些植物物种进化出耐寒特性并传播到全球的时间、途径和原因。”

  Zanne继续说,“冰冻对于植物是一大考验。它们的组织可能受到损害。当植物中的水结冻和解冻时还可能形成气泡,使植物内的输水管道堵塞。所以在植物移植到比较寒冷的气候一段时间后,它们就必须想办法克服这个问题。”

  要发现植物克服这个问题的进化机制和途径,需要掌握两类数据。研究者首先建立了一个包含49064种物种的数据库,记录了每个物种在结冻的时候是否会一直保留它们在地面上的茎,是落叶还是常绿,以及它们的输水通道的宽度。研究者还绘制了32223种植物物种的进化树,用模型表示了这些物种的特性和气候之间随着时间推移的关系,以及进化事件发生的顺序。

  “我们不需要进化树就可以判断这些进化事件的顺序,但是有了这个进化树,我们就可以准确地说出什么时候发生了什么事情,从而把进化事件与地质事件,比如地球气温的剧烈变化,联系起来,”Soltis说。

  利用这个“时间树”,研究者发现了植物为了对抗气候变冷而发生的三次进化转变。当气温下降的时候,植物可能会落叶,关闭根与叶之间的输水管道;也可能使输水管道变细,不落叶,但是降低了在结冻和解冻的过程中发生气泡的风险;还有可能完全回避寒冷的季节,像草一样,完全失去地面上方的茎和叶,以种子的形式继续生存,或者像马铃薯等植物一样,将有机物储存在地面以下。

  “直到被子植物进化出落叶的特性,才开始成功地生存和繁衍,”研究者之一DougSoltis说。“有时候,它们进化出某些特性是出于其他原因,而这些特性使它们得以在寒冷的环境中生存下来。”

  研究者发现,木本植物植物在进入冰冻的气候前最常见的适应方式是变成草本植物或者将输水管道变细,而落叶往往是冰冻气候出现后才出现的应对措施。但是这种变化不会很快发生,PamSoltis说。

  “有些变化可能不像我们想象得那么简单,”她说。“对于植物来说,根据环境的剧变做出调整并不是一件容易的事。”

 人的一生 研究者打算利用这个发现来探索植物进化史的其他方面,包括考察它们是如何对冰冻气温以外的其他环境变化做出反应的。

  “冰冻气温的出现不会影响整个世界,只有某些地方会变得更冷,”PamSotlis说。“某些植物可能无法在寒冷的地区生存,但是可以忍受比较温暖的地区偶尔的寒流。由于人类活动可能会导致气候变化,所有的地方都可能会在短时间受到影响,植物和其他生物要想存活,就必须迅速适应这种变化。”

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  (来源:《科技》)

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