Завяршэце пешы паход па Даліне Смерці, пустыннай катлавіне ў Каліфорніі і некаторых раёнах Невады, і вам гарантавана відовішча, запар пакрытае маляўнічымі геалагічнымі адукацыямі.
Але гэтае месца таксама добра вядома тым, што з'яўляецца самым нізкім, самым засушлівым і самым гарачым месцам у Паўночнай Амерыцы.
Пад "самай гарачай" маюць на ўвазе не толькі тое, што сярэдняя дзённая тэмпература летам дасягае 49 ° C (120 ° F), але і тое, што, па паведамленнях, яна паднімалася да 56,7 ° C (134,1 ° F).
Таму нядзіўна, што на шырокіх тэрыторыях парка ўвогуле не расце ніякай расліннасці.
Аднак адзін від раслін асабліва добра адаптаваўся да гэтых суровых умоў: Tidestromia oblongifolia ( таксама вядомая як арызонская меданосная трава ) , хмызняковая мясцовая квітнеючая расліна.
Калі вы ўяўляеце сабе арганізмы, кахаючыя экстрэмальную спякоту, вы, верагодна, уявіце мікробы, квітнеючыя ў гарачых крыніцах або глыбакаводных гидротермальных жаралах. Аднак складаныя расліны і жывёлы маюць значна больш рухомых частак, якія неабходна каардынаваць, што робіць выжыванне ва ўмовах экстрэмальнай спякоты нашмат складаней.
У новым препринтном даследаванні было ўсталявана, што ключом да здольнасці гэтай расліны выжываць пры вельмі высокіх тэмпературах з'яўляецца тое, што меданосная трава можа значна астуджаць сваё лісце, значна ніжэй тэмпературы навакольнага паветра.
Яно астуджаецца настолькі эфектыўна, што можа вытрымліваць тэмпературы, якія набліжаюцца да верхняй мяжы дапушчальнай нагрузкі для складаных формаў жыцця, які складае 60 °C (140 °F).
Каб зразумець, як гэта расліна спраўляецца з умовамі жыцця, даследчыкі сабралі насенне з 223 дзікіх раслін па ўсім арэале віду, у тым ліку папуляцыі з самай Даліны Смерці.
Затым яны падвергнулі больш за 1200 саджанцаў знясільваючаму цеплавому рэжыму, паступова акліматызуючы іх, перш чым падвяргаць уздзеянню тэмпературы 60 ° C (140 ° F) на працягу шасці-васьмі гадзін штодня на працягу больш за тыдзень.
Не ўсе расліны выжылі. У залежнасці ад генетычнай лініі выжывальнасць вар'іравалася ад крыху менш за 2 працэнтаў да больш чым 34 працэнтаў, што кажа аб тым, што некаторыя асобіны лепш адаптаваны да экстрэмальнай спякоце, чым іншыя.
Расліна T. oblongifolia , якое расце ў Даліне Смерці, Каліфорнія, сфатаграфавана ў рамках папярэдняга даследавання гэтай расліны. (Карын Прада)
Выкарыстоўваючы інфрачырвоныя камеры, даследчыкі зафіксавалі, што ў самыя спякотныя дні тэмпература некаторых лісця была больш чым на 10 ° C ніжэй, чым тэмпература навакольнага паветра, а ў самых экстрэмальных выпадках розніца дасягала дзіўных 13 ° C.
Нават пасля васьмі дзён бесперапыннага знаходжання пры тэмпературы 60 ° C выжылыя расліны падтрымлівалі тэмпературу свайго лісця ў межах прыкладна ад 54 ° C да 59 ° C - усё яшчэ неверагодна высокая тэмпература, але крыху ніжэй меркаванага верхняга мяжы тэмпературы для складаных эукарыятычнай арганізмаў. Ад таго, наколькі добра расліны астуджаліся, залежала іх жыццё ці смерць.
Ключавым момантам гэтага даследавання было паказаць, што гэта расліна не толькі здольна пераносіць больш высокія тэмпературы, чым іншыя расліны, але і пазбягаць іх за рахунак актыўнага астуджэння.
Іншыя даследаванні паказваюць, што адаптацыя да спякоты забяспечваецца ўзаемадзеяннем мітахондрый і хларапластаў, у выніку чаго хларапласты змяняюць сваю форму.
Правёўшы больш дбайнае даследаванне, каманда паспрабавала высветліць біялагічны механізм, які ляжыць у аснове гэтай магутнай сістэмы астуджэння.
Поўнагеномнай аналіз выявіў тры ўчасткі ДНК, звязаныя з выжываннем ва ўмовах высокай тэмпературы, што паказвае на генетычную аснову гэтай здольнасці. Іншыя тэсты паказалі відавочныя адрозненні паміж лісцем, якім было халаднавата, і лісцем, якім было гарачэй.
У раслін з больш прахалодным лісцем актываваліся механізмы, звязаныя з падтрыманнем адкрытымі сітаватых участкаў лісця, званых вусцейкамі. Гэтыя малюсенькія адтуліны дазваляюць вадзе выпарацца з паверхні ліста, ствараючы той жа астуджальны эфект, што і выпарэнне поту са скуры чалавека.
Каб праверыць, ці сапраўды гэты механізм астуджэння быў адказны за выжыванне, даследнікі штучна зачынілі вусцейкі.
«"Мы выявілі, што прымусовае закрыццё вусцяў (пор на лісце расліны) перашкаджае астуджэнню", – паведаміла ScienceAlert Джаана Фіхан, першы аўтар даследавання і навуковы супрацоўнік Інстытута ўстойлівасці раслін у Мічыгане.
«Транспірацыя часткова ажыццяўляецца за кошт выпарэння праз вусцейкі, таму мы ведаем, што гэта важны складнік іх механізму астуджэння».
Хоць даследнікі пачынаюць разумець механізм, да гэтага часу застаецца загадкай, адкуль бярэцца вада, неабходная для гэтага значнага испарительного астуджэння.
Большасць пустынных раслін захоўваюць ваду, а не выпараюць яе. У адрозненне ад шматлікіх пустынных відаў, меданосная трава не асабліва засухаўстойлівая і не валодае здольнасцю назапашваць ваду, належачы замест гэтага на грунтавыя воды, даступныя пад глебамі Даліны Смерці.
У Фіхана ёсць гіпотэза.
«Мы лічым, што ў Tidestromia, верагодна, вельмі добрая каранёвая сістэма, здольная паглынаць ваду, спецыялізаваная гідраўліка, якая забяспечвае эфектыўнае перасоўванне вады па расліне, а таксама склад соляў/цукроў/бялкоў усярэдзіне клетак, які падтрымлівае іх увільготненасць падчас транспірацыі для астуджэння», - сказала яна.
Даследаванне, якое яшчэ не прайшло рэцэнзаванне, таксама мае важныя агаворкі. Эксперыменты праводзіліся на маладых саджанцах, вырашчаных у кантраляваных умовах з багатым водазабеспячэннем, а не на спелых раслінах, прыстасаваных да шматлікіх складанасцяў пустыні.
Даследнікі таксама выявілі толькі тры шырокіх генетычных рэгіёна, звязаных з устойлівасцю да высокіх тэмператур, таму для дакладнага вызначэння канкрэтных адказных генаў спатрэбяцца далейшыя даследаванні.
Глядзіце таксама: Ледніковае возера зноў з'явілася ў Даліне Смерці пасля рэкордных дажджоў.
Аднак, каб вы не падумалі, што гэта проста вясёлая гісторыя, варта адзначыць, што гэтая праца можа аказаць прамы ўплыў на любога, хто есць ежу.
«"Мы б'ём сусветныя тэмпературныя рэкорды, і ўраджайнасць сельскагаспадарчых культур вельмі ўразлівая да павышэння тэмпературы", – сказаў Фіхан.
« Tidestromia навучылася выжываць пры тэмпературах, смяротных для раслін, жывёл і грыбоў. Калі мы зможам вывучыць гэтыя механізмы выжывання, у нас з'явіцца больш, і, верагодна, вельмі ўнікальных, інструментаў для павышэння ўстойлівасці сельскагаспадарчых культур да анамальнай спякоты».
Азнаёміцца з поўным тэкстам даследавання можна на BioRxiv.
Артыкулы ScienceAlert пішуцца, правяраюцца на дакладнасць і рэдагуюцца людзьмі, ніколі не ствараюцца штучным інтэлектам. Не прапусціце ніводнага артыкула, падпішыцеся тут.
Навіны па тэме
-
Нарэшце-то добрыя навіны: каралавыя рыфы, якія лічыліся мёртвымі, былі выяўлены якія кішаць жыццём.
-
Трывожная карта мяркуе, што горшае яшчэ наперадзе ў адносінах да разбуральных еўрапейскіх пажараў.
-
Пластыкавыя адходы напрамую ператвараюцца ў вадароднае паліва - сартаванне не патрабуецца.