Ученые обнаружили самое большое в мире известное растение длиной более 180 км

В следующий раз, когда вы будете заниматься дайвингом или снорклингом, внимательно посмотрите на эти удивительно длинные ярко-зеленые ленты, развевающиеся в такт приливам и отливам воды. Это морские травы - морские растения, которые, как и их наземные родственники, ежегодно дают цветы, плоды и всходы.

Эти подводные луга морских трав растут двумя способами: путем полового размножения, которое помогает им создавать новые комбинации генов и генетическое разнообразие, а также путем разрастания корневищ - подземных стеблей, из которых появляются корни и побеги.

Чтобы узнать, сколько различных растений растет на лугу морской травы, необходимо исследовать их ДНК. Мы сделали это для лугов ленточной сорной морской травы Posidonia australis на залитом солнцем мелководье в зоне Всемирного наследия Шарк-Бей в Западной Австралии.

Результат поразил нас: все это было одно растение. Одно единственное растение разрослось на 180 км (110 миль), что делает его самым большим из известных растений на Земле.

Мы собрали образцы побегов с десяти лугов морской травы со всего Акульего залива, в водах, где уровень соли варьируется от нормальной солености океана до почти вдвое более соленой. Во всех образцах мы изучили 18 000 генетических маркеров, чтобы показать, что луга ленточной травы площадью 200 км² (77 квадратных миль) выросли из одного колониального ростка.

Как он развивался?

Отличительной особенностью этого морского растения от других, помимо его огромных размеров, является то, что у него в два раза больше хромосом, чем у его родственников. Это делает его тем, что ученые называют "полиплоидом".

В большинстве случаев саженец морской травы наследует половину генома каждого из своих родителей. Полиплоиды же несут в себе весь геном каждого из своих родителей.

Существует множество видов полиплоидных растений, таких как картофель, канола и бананы. В природе они часто обитают в местах с экстремальными условиями окружающей среды.

Полиплоиды часто стерильны, но могут продолжать расти бесконечно долго, если их не трогать. Эта морская трава именно так и поступила.

Сколько лет этому растению?

Песчаные дюны залива Шарк-Бей были затоплены около 8500 лет назад, когда уровень моря поднялся после последнего ледникового периода. В течение последующих тысячелетий разросшиеся луга морской травы создавали мелководные прибрежные отмели и пороги, создавая и захватывая осадочный материал, что делало воду более соленой.

В водах залива Шарк-Бей также много света, низкий уровень питательных веществ и большие колебания температуры. Несмотря на такую враждебную среду, растение смогло процветать и адаптироваться.

Сложно определить точный возраст луга морской травы, но, судя по размерам и темпам роста, растению из залива Шарк-Бей около 4 500 лет.

Сообщалось о других огромных растениях как в морских, так и в наземных системах, например, о 6 000-тонной дрожащей осине в Юте, но эта морская трава, похоже, самая большая на сегодняшний день.

Были обнаружены и другие огромные морские травы, в том числе близкородственная средиземноморская морская трава Posidonia oceanica, которая покрывает более 15 км и возраст которой может составлять около 100 000 лет.

Почему это важно?

Летом 2010/11 года сильная тепловая волна поразила наземные и морские экосистемы вдоль побережья Западной Австралии.

Луга морской травы в заливе Шарк-Бей пострадали от сильной жары. Однако луга ленточных сорняков начали восстанавливаться.

Это несколько удивительно, поскольку эта морская трава, похоже, не размножается половым путем, что обычно является лучшим способом адаптации к меняющимся условиям.

Мы наблюдали цветы морской травы на лугах в заливе Шарк-Бей, что указывает на то, что морская трава сексуально активна, но ее плоды (результат успешного полового размножения морской травы) встречаются редко.

Наше единственное растение может быть фактически стерильным. Это делает его успех в изменчивых водах залива Шарк-Бей довольно сложной задачей: растения, не имеющие половой жизни, обычно имеют низкий уровень генетического разнообразия, что должно снизить их способность справляться с меняющимися условиями окружающей среды.

Однако мы подозреваем, что у нашей морской травы в заливе Шарк-Бей есть гены, которые очень хорошо приспособлены к местной, но изменчивой среде, и, возможно, именно поэтому ей не нужен секс для успешного существования.

Даже без успешного цветения и производства семян, гигантское растение оказывается очень жизнестойким. Оно испытывает широкий диапазон температур воды (от 17 до 30 градусов Цельсия - от 62 до 86 градусов по Фаренгейту - в некоторые годы) и уровня соли.

Несмотря на эти переменчивые условия и высокий уровень освещенности (который обычно является стрессовым для морской травы), растение может поддерживать свои физиологические процессы и процветать. Как же оно справляется?

Мы предполагаем, что это растение имеет небольшое количество соматических мутаций (незначительных генетических изменений, которые не передаются потомству) по всему 180-километровому ареалу, которые помогают ему сохраняться в местных условиях.

Однако это только предположение, и мы проверяем эту гипотезу экспериментально. Мы поставили серию экспериментов в заливе Шарк-Бей, чтобы понять, как растение выживает и процветает в таких изменчивых условиях.

Будущее морских трав

Морские травы защищают наши побережья от штормовых разрушений, накапливают большое количество углерода и являются средой обитания для большого разнообразия диких животных. Сохранение, а также восстановление лугов морских трав играет жизненно важную роль в смягчении последствий изменения климата и адаптации к ним.

Морские травы не застрахованы от воздействия изменения климата: Потепление температур, закисление океана и экстремальные погодные явления представляют для них серьезную проблему.

Однако подробная картина, которую мы сейчас имеем, свидетельствующая об огромной устойчивости гигантских морских трав в заливе Шарк-Бей, дает нам надежду, что они будут существовать еще долгие годы, особенно если будут приняты серьезные меры по борьбе с изменением климата.The Conversation

Элизабет Синклер, старший научный сотрудник Университета Западной Австралии; Гэри Кендрик, профессор Уинтроп, Институт океанов, Университет Западной Австралии; Джейн Эдгелоу, кандидат наук (морская биология), Университет Западной Австралии, и Мартин Брид, старший преподаватель биологии, Университет Флиндерса.