Ученый Центрального сибирского ботанического сада СО РАН 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 1500 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 эндемизма — определенные виды растений встречаются только здесь. По мнению ученых, 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.
Ученые 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 ученых 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.
Источник информации и фото: Управление по пропаганде и популяризации научных достижений СО РАН
Фото Ольги Ивановой и предоставлено исследователем
