Глубокие карстовые провалы на юго-западе Китая создают благоприятный микроклимат для редкой магнолии, однако изоляция внутри таких природных убежищ постепенно сокращает её возможности приспосабливаться к переменам, сообщает Earth.com.
Специалисты Южно-Китайского ботанического сада Китайской академии наук подготовили почти полную эталонную сборку генома Magnolia aromatica. После этого они исследовали генетический материал 112 деревьев, представлявших 26 популяций в разных районах юго-запада Китая. В выборку вошли растения из лесов на дне карстовых воронок и с окружающих их известняковых склонов.
При рассмотрении всего ареала группы, связанные с провалами, сохраняли умеренный уровень генетического разнообразия и не выделялись чрезмерным количеством неблагоприятных мутаций. Иная картина открылась после сравнения соседних популяций. У деревьев, оказавшихся за крутыми стенами воронок, набор генетических вариантов был беднее, а потенциально вредные изменения встречались чаще, чем у растений с расположенных рядом открытых территорий.
Такой результат учёные связывают с небольшой численностью изолированных групп. Когда перенос пыльцы и семян между участками сокращается, естественный отбор уже не всегда успевает удалять нежелательные варианты. Всё более заметную роль играет генетический дрейф — случайное изменение частоты наследственных признаков.
Одновременно внутренние леса помогают магнолиям переносить сухую и жаркую погоду. На дне провалов сохраняются высокая влажность, прохлада и слабое освещение. Во время экспериментов молодые растения быстро погибали под полным или интенсивным светом. После уменьшения освещённости минимум вдвое их выживаемость заметно возрастала, а лучшие показатели роста наблюдались при наиболее сильном затенении.
Приспособленность к сумрачной среде создаёт для вида дополнительное ограничение. Сеянцам трудно закрепиться на ярко освещённых и более сухих участках, поэтому обмен генами между разобщёнными группами постепенно ослабевает. Карстовая воронка в таком случае действует сразу в двух направлениях: защищает деревья от неблагоприятной погоды, но мешает их дальнейшему расселению.
К концу столетия ситуация может осложниться. При сценарии с высоким уровнем выбросов около трети нынешней территории распространения вида рискует потерять подходящие климатические условия. Наиболее уязвимыми названы участки возле границ провалов, где связь между популяциями уже ограничена. Расчёты также указывают на вероятный рост количества вредных генетических вариантов в большинстве изученных групп.
Поэтому охрана только внутренних лесов не обеспечит магнолиям долгосрочного будущего. Вместе с природными убежищами необходимо сохранять внешние склоны и территории, по которым пыльца и семена могут перемещаться между популяциями. Работа стала одним из первых исследований на уровне всего генома, показавших, что безопасное место способно поддерживать существование редкого вида и одновременно сужать его эволюционные возможности.
Подобная проблема может затрагивать не только Magnolia aromatica. С ней рискуют столкнуться и другие редкие растения, сохранившиеся в небольших, удалённых друг от друга природных рефугиумах.
