09.04.2011

Антарктида покрылась плотоядным злаком

Ученые из Британской антарктической службы и нескольких университетов под руководством доктора Пола Хилла (Paul W.Hill) из Университета Бангора обнаружили уникальный способ, с помощью которого сосудистое растение (щучка антарктическая, она же — дернистая) на одном из островов у берегов Антарктиды усваивает азот. Щучка не ждет, пока микроорганизмы преобразуют органику в минеральные компоненты (этот процесс происходит в этих широтах очень медленно). Она поглощают сразу белки – короткие пептиды. Всегда считалось, что это умеют делать только грибы и животные, а в растительном мире — мхи.

Уникальная способность позволила щучке захватить доминирующие позиции на острове Сайни (это один из Южных Оркнейских островов), где ученые проводили свои исследования, и практически вытеснить мхи.

Зеленая Антарктида

«Многие считают, что Антарктида всегда полностью покрыта снегом и льдом. Но летом на Антарктическом полуострове и островах, окружающих сам континент, снег тает, и там появляются растения – мхи и два вида сосудистых растений — Colobanthus quitensis (колобантус кито) и Deschampsia Antarctica (щучка антарктическая)», — говорит Пол Хилл.

По словам ученых, в течение последних 50-ти лет климат на побережье Антарктики теплеет быстрее, чем где-либо на Земле. Летние значения температуры повысились там примерно на один градус Цельсия, и летний период стал более продолжительным. Естественно, что на эти изменения сразу отреагировали растения.

Обычно в прибрежных экосистемах острова Сайни доминировали мхи. Но в последние годы ученые наблюдают другую тенденцию: на ведущие позиции выходят злаки. Хотя мхи Sanionia uncinata все равно встречаются довольно часто и, как правило, именно они первыми заселяют новую территорию. По мере того как они погибают, формируется небольшой слой почвы. А уже там могут спокойно расти другие поселенцы. Правда, в этом случае возникает проблема – конкуренция за ресурсы: питательные вещества и свет, необходимый для фотосинтеза.

Конкурентную борьбу удалось выиграть щучке антарктической. Ее острые листья проникают в мох, так что им легко достается нужное количество света. С питательными веществами, правда, дело обстоит сложнее.

Новый способ усвоения азота

Растениям для жизни необходим азот. Но усваивать они способны только его неорганические соединения, например, аммиачные соли и соли азотной кислоты. А органический азот могут преобразовать в минеральные соединения только почвенные микроорганизмы. Некоторые растения для этого образуют с ними симбиоз. Правда, по словам Хилла, в Антарктиде растения этого не делают. Но сосудистые растения как-то с этой проблемой справились. Чтобы понять, как, доктор Хилл и его коллеги провели следующий эксперимент: они ввели в почву особые меченые формы органического азота и наблюдали, как растения их усваивают.

«Способность растений усваивать азот на самых первых стадиях минерализации – это ключ к успеху. В своих исследованиях мы показали, что в Антарктиде щучка антарктическая поглощает азот через свои корни в виде коротких пептидов. Это самая начальная стадия преобразования белков в почве. Таким способом эти растения усваивают азот в три раза быстрее, чем происходит усвоение аминокислот, нитратов или солей аммония. И в 160 раз быстрее, чем это делают мхи, с которыми этот злак конкурирует», — пишут авторы исследования. По их мнению, если температура в Антарктике будет повышаться еще больше, тогда и органика будет разлагаться быстрее. Это даст дополнительные преимущества щучке и, похоже, этот злак продолжит свою экспансию на побережье.

«Обнаруженный нами быстрый путь усвоения азота имеет значение не только для экосистем Антарктиды. Если окажется, что растения в умеренных и тропических широтах могут действовать таким же способом, то это можно использовать для создания новых технологий в сельском хозяйстве», — говорит один из авторов исследования Кевин Ньюсэм (Kevin Newsham) из Британской антарктической службы.

Более подробно о том, как злаки конкурируют с мхами в Антарктике и усваивают азот, можно прочитать в статье «Vasclular plant success in a warming Antarctic may be due to efficient nitrogen acquisition», опубликованной в последнем номере журнала Nature Climate Change.

Анна Говорова

Источники:

1. infox.ru