Криофилия альпийских и арктических трав

Цель проекта – структурно-функциональное исследование криофилии альпийских и арктических трав. При выполнении предыдущего проекта № 10-04-01165 обнаружено, что их общий отличительный признак – гипертрофия генома на фоне редукции биоморф и сокращения вегетации. Предложено несколько предварительных версий адаптогенеза криофитов. Одна из них связывает гипертрофию генома с низкой температурой циркулирующей в их сосудах жидкости. Разработана методика, позволяющая проверить эту версию. Основной источник воды в исследуемых зонах – ледники. Предварительные эксперименты показали, что установка охлаждающих экссудаты ледяных манжет на транспортные узлы модельных термо- и криофильных групп растений приводит к разным последствиям. Термофиты не способны адаптироваться к манжетам и гибнут без их удаления, криофиты – практически не реагируют на их присутствие или адаптируются очень быстро. Различия могут быть объяснены компенсаторной заменой высокоэффективного, но чувствительного к низкой температуре симпластного транспорта углеводов, на неэффективный, более энергозатратный, но свободный от температурной зависимости апопластный. Реакции на охлаждение циркулирующей по сосудам и ситовидным трубкам жидкости будут изучены более детально. Изменения транспортных сетей и ассоциированных признаков в процессе эволюции травяных форм неогена, сменивших древесные формы палеогена, станут предметом сравнительных исследований с использованием методов ТЭМ и КЛМ. В ходе реализации проекта предполагается: (1) составить описание общих признаков криофилии для обеих групп трав; (2) выяснить причины гипертрофии генома, ее предельные величины и адаптивный эффект, (3) в связи с общей тенденцией охлаждения климата в неогене определить центры происхождения и схемы миграции криофлор и луговых экосистем.

Влияние гидротермального градиента на формы жизни сосудистых растений рассмотрено вдоль двух осей: исторической, от теплого влажного климата палеогена до холодного и сухого неогена, и географической, от жаркого климата влажных тропиков до сезонно холодного высокогорий и высоких широт. Аналогичный характер изменений жизненных форм вдоль обоих климатических рядов позволил отождествить термо- и криофилию растений с древесными и травяными их формами. Найденные у деревьев и трав различия температуры циркулирующей в сосудах жидкости—показатель того, что термо- и криофилия развивались как зависимые от источника воды омбро- и гляциофилия. Одно из кардинальных для высших растений палеоклиматических изменений: вода из теплой и постоянно доступной в палеогене в неогене становится холодной и доступной только сезонно. В результате бессезонные древесные формы палеогена постепенно сменяются сезонными травами неогена, а лесные сообщества—луговыми. Дождевые леса палеогена—реликтовая растительность, неспособная к восстановлению в случае ее уничтожения. Возраст, центры формирования и пути миграции луговых флор неогена связаны с происхождением и эволюцией ледников.