Nowe badanie pokazuje, że zegar biologiczny roślin arktycznych przyspiesza. Analizując dane środowiskowe DNA (eDNA) zbierane z powietrza przez dziesięciolecia, naukowcy odkryli, że mszaki – grupa roślin nienaczyniowych, w tym mchy – rozpoczynają swoje cykle reprodukcyjne znacznie wcześniej w odpowiedzi na rosnące temperatury.
Moc DNA z powietrza
Tradycyjnie śledzenie cykli sezonowych roślin wymaga bezpośredniej obserwacji lub pobierania próbek z ziemi, co może być pracochłonne i mieć ograniczony zakres. Jednak badacze stosują obecnie bardziej skuteczną metodę: DNA środowiska (eDNA).
Ponieważ większość mszaków do rozpraszania zarodników wykorzystuje wiatr, te mikroskopijne cząsteczki unoszą się w powietrzu, podobnie jak pyłki drzew. Analizując filtry powietrza, naukowcy mogą „odczytać” sygnatury genetyczne roślin obecnych w atmosferze w dowolnym momencie. Pozwala im to zrekonstruować bardzo dokładny harmonogram aktywnego rozmnażania się różnych gatunków.
Dekady danych: szwedzka kapsuła czasu
W badaniu wykorzystano unikalny zbiór danych z projektu Swedish Biodiversity in Time and Space. Naukowcy przeanalizowali 380 próbek filtrów powietrza pobranych na stacji monitorującej w Kirunie w północnej Szwecji w latach 1974–2008.
Dzięki sekwencjonowaniu DNA znalezionego w tych filtrach zespołowi udało się zidentyfikować 16 różnych rodzajów mszaków. Ten długoterminowy zestaw danych zapewnił rzadką okazję zaobserwowania reakcji tych organizmów na ocieplenie środowiska na przestrzeni ponad trzech dekad. W tym okresie średnia temperatura w Kirunie wzrosła o około 1,7°C.
Przyspieszenie cykli rozrodczych
Wyniki ujawniły uderzającą tendencję: czas uwalniania zarodników przesuwa się na wcześniejszą część roku. Pod koniec okresu badawczego naukowcy odnotowali kilka kluczowych zmian:
- Wcześniejszy start: Większość grup mszaków rozpoczynała sezon sporulacji średnio cztery tygodnie wcześniej niż w poprzednich dekadach.
- Przesunięcie szczytu: Środek sezonu rozrodczego przesunął się o cztery do siedmiu tygodni.
- Wydłużenie pór roku: Chociaż daty rozpoczęcia przesunęły się wcześniej, daty zakończenia różniły się w zależności od gatunku, a niektóre taksony miały znacznie dłuższe okna reprodukcyjne.
Dlaczego tak się dzieje?
Zmiana ta jest prawdopodobnie spowodowana kombinacją czynników termicznych i hydrologicznych. Wyższe temperatury mogą pozwolić roślinom na bardziej energiczny rozwój przed hibernacją, co zapewni im przewagę na wiosnę. Ponadto ciepłe źródła powodują szybsze topnienie śniegu i zmniejszenie pokrywy śnieżnej, co powoduje wcześniejsze odsłonięcie roślinności i pozwala wiatrowi szybciej rozprzestrzeniać zarodniki.
Mszaki a rośliny naczyniowe
Być może najważniejszym wnioskiem jest szybkość tej adaptacji. Podczas gdy poprzednie badania wykazały, że rośliny naczyniowe (takie jak rośliny kwitnące i drzewa) w regionach arktycznych przesuwają czas kwitnienia o około dwa dni na dekadę, mszaki robią to znacznie szybciej.
Dane wskazują, że zarodnikowanie mszaków przesuwa się o około osiem dni na dekadę. Sugeruje to, że rośliny inne niż naczyniowe mogą być bardziej wrażliwe lub szybciej reagować na zmiany klimatyczne na Dalekiej Północy.
Ta szybka zmiana fenologii (czasu zdarzeń biologicznych) uwypukla wrażliwość ekosystemów Arktyki na nawet niewielkie zmiany temperatury.
Wniosek
Z badań wynika, że mszaki ulegają gwałtownym zmianom w rozmnażaniu, przyspieszając ich cykle życiowe znacznie bardziej niż wiele roślin naczyniowych. To przyspieszenie służy jako krytyczny wskaźnik tego, jak zmiany klimatyczne zasadniczo zmieniają rytm życia w ekosystemach Arktyki.
