3 επιστήμονες από το INRAE, το CNRS και το King Abdullah University of Science and Technology στη Σαουδική Αραβία συντόνισαν μια μεγάλης κλίμακας διεθνή μελέτη στην οποία συμμετείχαν 120 επιστήμονες από 27 χώρες για να κατανοήσουν πώς τα ξηρά φυτά έχουν προσαρμοστεί σε αυτά τα ακραία περιβάλλοντα.
Για 8 χρόνια, συνέλεξαν δείγματα από εκατοντάδες άνυδρα αγροτεμάχια επιλεγμένα σε 6 ηπείρους, για να αναλύσουν σχεδόν 1350 παρατηρήσεις που έγιναν σε περισσότερα από 300 είδη φυτών.
Τα αποτελέσματα, που δημοσιεύθηκαν στο Nature, δείχνουν ότι τα ξηρά φυτά υιοθετούν μια πληθώρα στρατηγικών προσαρμογής, μια ποικιλομορφία που αυξάνεται με το ρυθμό ξηρασίας. Θα ήταν η απομόνωση των φυτών σε άγονες ζώνες και, ως εκ τούτου, η μείωση του ανταγωνισμού μεταξύ τους, η οποία θα επέτρεπε την έκφραση μιας ποικιλίας μορφών και λειτουργιών μοναδικών στον κόσμο, δύο φορές πιο σημαντικών από ό, τι σε πιο εύκρατες ζώνες.
Αυτή η μελέτη προσφέρει νέες προοπτικές για την κατανόηση της αρχιτεκτονικής των φυτών, την προσαρμογή τους σε ακραία περιβάλλοντα, την προέλευση του αποικισμού των φυτών σε χερσαία περιβάλλοντα και την ικανότητά τους να ανταποκρίνονται στις συνεχιζόμενες παγκόσμιες αλλαγές.
Ο πλανήτης μας φιλοξενεί μια ποικιλία φυτών, με εξαιρετικά ποικίλες μορφές και λειτουργίες. Αυτή η εξαιρετική μορφολογική, φυσιολογική ή βιοχημική ποικιλομορφία καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο τα φυτά προσαρμόζονται και ανταποκρίνονται στις συνεχιζόμενες παγκόσμιες αλλαγές, με σημαντικές συνέπειες για τη λειτουργία των οικοσυστημάτων. Ωστόσο, το 90% των σημερινών γνώσεων σχετικά με τη λειτουργική ποικιλότητα των φυτών περιορίζεται στα γεωργικά και εύκρατα οικοσυστήματα.
Οι άνυδρες περιοχές, οι οποίες αντιπροσωπεύουν το 45% της επιφάνειας της Γης, παραμένουν ελάχιστα εξερευνημένες. Απειλούνται άμεσα από την αυξανόμενη ξηρασία, την υπερβόσκηση και την απερήμωση.
Η κατανόηση της απόκρισης των φυτών σε αυτές τις πιέσεις είναι απαραίτητη για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο θα μπορούσε να εξελιχθεί η βιοποικιλότητα και η λειτουργία αυτών των ευαίσθητων οικοσυστημάτων. Για να γίνει αυτό, μια διεθνής ομάδα 120 επιστημόνων από 27 χώρες διεξήγαγε την πρώτη παγκόσμια έρευνα σχετικά με τη λειτουργική ποικιλομορφία των φυτών στις ξηρές περιοχές.
Μέσω της ανάπτυξης ενός τυποποιημένου πρωτοκόλλου δειγματοληψίας, οι επιστήμονες συνέλεξαν δείγματα από 301 είδη φυτών σε 326 τοποθεσίες σε όλες τις ηπείρους (εκτός από την Ανταρκτική) για να χαρακτηρίσουν τη λειτουργική ποικιλομορφία των ζωνών, δημιουργώντας συνολικά 1.347 παρατηρήσεις για ανάλυση. Ενδιαφέρθηκαν ιδιαίτερα για το φυτικό στοιχείο, δηλαδή την ποικιλομορφία των χημικών στοιχείων και ιχνοστοιχείων (όπως το άζωτο, ο φώσφορος, το ασβέστιο, το μαγνήσιο ή ο ψευδάργυρος) που υπάρχουν στα φυτά με σημαντικές επιπτώσεις στη λειτουργία τους.
Μια επικρατούσα υπόθεση ήταν ότι η ξηρασία θα μείωνε την ποικιλότητα των φυτών επιλέγοντας μόνο εκείνα τα είδη που θα μπορούσαν να ανεχθούν ακραίες πιέσεις θερμότητας και νερού.
Ωστόσο, τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης δείχνουν ότι το αντίθετο ισχύει στις πιο ξηρές περιοχές του πλανήτη: τα φυτά έχουν πολλές στρατηγικές προσαρμογής.
Για παράδειγμα, ορισμένα φυτά έχουν υψηλά επίπεδα ασβεστίου για να χτίσουν ένα πολύ ισχυρότερο κυτταρικό τοίχωμα, το οποίο τα προστατεύει από την αποξήρανση. Άλλοι έχουν πολύ υψηλές συγκεντρώσεις αλατιού για να περιορίσουν την εφίδρωσή τους. Ενώ υπάρχουν λιγότερα είδη σε τοπική κλίμακα από ό, τι σε άλλες περιοχές του πλανήτη (εύκρατη ή τροπική ζώνη), τα φυτά σε άγονες ζώνες έχουν μια εξαιρετική ποικιλία σχημάτων, μεγεθών και λειτουργιών, διπλάσια από εκείνα σε πιο εύκρατες κλιματικές ζώνες.
Αυτή η αύξηση της ποικιλομορφίας είναι αιφνίδια όταν οι βροχοπτώσεις πέφτουν κάτω από το όριο των 400 mm/έτος, ένα κατώφλι όπου υπάρχει επίσης έντονη μείωση της κάλυψης βλάστησης και εμφάνιση μεγάλων εκτάσεων γυμνού εδάφους.
Για να εξηγήσει αυτό το φαινόμενο, η μελέτη δείχνει ότι η απώλεια της κάλυψης της βλάστησης οδηγεί σε αυξανόμενη απομόνωση των φυτών και μείωση του ανταγωνισμού για πόρους, γεγονός που θα επέτρεπε την έκφραση μιας ποικιλίας μορφής και λειτουργίας που είναι μοναδική στον κόσμο.
Αυτή η ποικιλομορφία της προσαρμογής θα μπορούσε επίσης να αντικατοπτρίζει πολύπλοκες εξελικτικές ιστορίες για την προέλευση του αποικισμού των χερσαίων περιβαλλόντων από φυτά πριν από περισσότερα από 500 εκατομμύρια χρόνια, τα οποία παρουσίαζαν ακραίες συνθήκες για τους ζωντανούς οργανισμούς.
Αυτή η μελέτη αποκαλύπτει τη σημασία των ξηρών περιοχών ως παγκόσμια δεξαμενή λειτουργικής ποικιλότητας των φυτών. Προσφέρει νέες προοπτικές για την κατανόηση της αρχιτεκτονικής των φυτών, την προσαρμογή των φυτών σε ακραία περιβάλλοντα, την προέλευση του αποικισμού των χερσαίων περιβαλλόντων και την ικανότητα των φυτών να ανταποκρίνονται στις συνεχιζόμενες παγκόσμιες αλλαγές.
Τι είναι μια άγονη ζώνη;
Οι άνυδρες ζώνες ορίζονται ως τροπικές και εύκρατες ζώνες με δείκτη ξηρασίας μικρότερο από 0,65, καλύπτουν το 45% της επιφάνειας της γης και φιλοξενούν το ένα τρίτο του παγκόσμιου πληθυσμού. Περιλαμβάνουν υπο-υγρά, ημι-άνυδρα, άνυδρα και υπεράνυδρα οικοσυστήματα όπως οι μεσογειακοί θάμνοι, οι στέπες, οι σαβάνες και οι έρημοι.
