Сотрудник Центрального сибирского
ботанического сада СО РАН (Новосибирск) в сотрудничестве с международной
группой коллег проанализировал биоразнообразие растений Цинхай-Тибетского
нагорья — самого большого и высокого нагорья мира, расположенного в Центральной
Азии.
Интерес специалистов к флоре этого региона
обусловлен тем, что здесь произрастает 82 эндемичных рода растений, появление
которых может быть связано с поднятием Цинхай-Тибетского нагорья и
сопутствующим изменением климата. Результаты исследования, поддержанного
грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Proceedings
of the National Academy of Sciences.
На территории Цинхай-Тибетского нагорья произрастает
более 1 500 родов и не менее 12 000 видов растений, четверть которых считается
эндемиками. Из-за глобального изменения климата, зависящего от высоты нагорья
(более 4,5 километра над уровнем моря), оно нагревается в два раза быстрее, чем
в среднем по планете, что, в свою очередь, приводит к вымиранию хрупких
эндемичных видов, также испытывающих антропогенное воздействие.
Палеонтологические исследования показывают, что этот регион послужил одним из
важнейших узлов современного биоразнообразия и его межконтинентального
распространения во всех направлениях.
Цинхай-Тибетское нагорье состоит из трех
субрегионов: плато, Гималаев и Хэндуаньских гор. Нагорье обладает высоким
уровнем биоразнообразия и флористического энедмизма — определённые виды
растений встречаются только здесь. По мнению учёных, разнородность флоры на
территории Цинхай-Тибетского нагорья начала формироваться под влиянием
кайнозойских геоклиматических изменений, начавшихся около 66 миллионов лет
назад. Три субрегиона имеют разные эволюционные истории: они развивались не
синхронно, а каждый в своем темпе, реагируя на развитие климата. На территории
Хэндуаньских гор доминировало видообразование на месте, именно здесь
сосредоточены древнейшие эндемичные компоненты флоры, которые послужили местом
концентрации уникального биоразнообразия. В двух других субрегионах специалисты
отмечают влияние растений-мигрантов, которые попали в экосистему нагорья,
выходя за пределы своего естественного ареала.
«Секвенирование следующего поколения
(next-generation sequencing) привело к созданию огромного количества данных о
геномах растений, протеомах, транскриптомах и многом другом. Вычислительные
инструменты для извлечения смысла из этих огромных наборов данных предлагает
быстроразвивающаяся область ботаники — биоинформатика растений. Мы использовали
технологии биоинформатики для изучения рода василисник»,
— рассказал руководитель проекта ведущий научный сотрудник ЦСБС СО РАН кандидат
биологических наук Андрей Сергеевич Эрст.
Здание ЦСБС СО РАН
Исследователи зафиксировали непосредственную связь
между формированием биоразнообразия Цинхай-Тибетского нагорья, геологическими и
климатическими изменениями. Поднятие и расширение нагорья продолжилось после
столкновения Индии и Евразии, произошедшего около 60 миллионов лет назад.
Горообразование изменило азиатские ландшафты и значительно повлияло на
региональный климат. Современный восточноазиатский летний муссон,
сформировавшийся около 25 миллионов лет назад, до сих пор подвергается
эволюционному процессу, что, в свою очередь, влияет на развитие различных
растений и организмов. Геологические и климатические события в течение
миоценовой эпохи смогли стимулировать разнообразие родов растений
Цинхай-Тибетского нагорья, а дальнейшие периоды оледенения повлияли на
видообразование. Появление флористического эндемизма в субрегионах нагорья
развивалось по разным сценариям, что опять же связано с их разными
геоклиматическими условиями. Эндемичные роды флоры в этом регионе позволяют
исследовать происхождение эндемизма в целом. Результаты исследований группы
учёных помогут принять меры для сохранения уникального биоразнообразия
Цинхай-Тибетского нагорья и других регионов мира, а научный подход,
использованный при изучении биоты, способствует созданию базы знаний в целях
выявления эволюционных закономерностей.
«В работе мы использовали как растения,
собранные в природе в ходе экспедиций, так и гербарные образцы, хранящиеся в
фондах Китая, Франции, Америки и России. Гербарные фонды — это богатейший
источник информации, который помогает исследовать внешние особенности и
распространение растения, определить его видовую принадлежность. При этом
важно, что ДНК в таких фондах сохраняется довольно долгое время. Например, в
более ранней работе мы расшифровали последовательность
ДНК, выделенной из образцов 1940-х годов», — отметил Андрей Эрст.
Работа исследований выполнена в рамках
Российско-китайского проекта РНФ, 24-44-00027 («Исследование взаимосвязи и
эволюционных механизмов покрытосеменных флор Цинхай-Тибетского нагорья и
Арктики 2024—2026»). Материал подготовлен при поддержке гранта Минобрнауки
России в рамках Десятилетия науки и технологий.
Текст: Кирилл Сергеевич.
Источник: «Наука в Сибири».