Wiele roślin wieloletnich nie produkuje nasion regularnie. Zamiast tego, przeplatają lata, gdy nasion jest niewiele lub nie ma ich wcale, z latami, gdy nasion jest tak wiele, że uginają się pod nimi gałęzie – ustalił międzynarodowy zespół badaczy z Polski, Francji, Wielkiej Brytanii, Holandii i Nowej Zelandii, kierowany przez prof. Michała Bogdziewicza z Wydziału Biologii Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu.
– Co niesamowite, te międzyroczne wahania są zsynchronizowane między poszczególnymi roślinami i często obejmują setki, a nawet tysiące kilometrów – mówi prof. Bogdziewicz. Jak dodaje, regionalna synchronizacja produkcji nasion przez miliony drzew oznacza, że w roku, gdy produkcja nasion jest duża, ogromna ilość zasobów staje się dostępna dla ich konsumentów na większości kontynentu. Po latach obfitej reprodukcji zazwyczaj następują lata głuche, gdy nasion nie ma, prowadząc w efekcie do klęski głodu. Synchroniczny cykl obfitości i niedoboru nasion wywołuje daleko idące zmiany w sieciach troficznych, obejmujące ogromne wahania liczebności gryzoni, migracje zwierząt oraz wzrost liczby zachorowań na choroby przenoszone przez dzikie zwierzęta.
Wyniki swoich badań zespół opisał w artykule, który właśnie ukazał się w Nature Plants https://www.nature.com/articles/s41477-024-01651-w
Regionalna synchronizacja produkcji nasion jest wynikiem przestrzennej synchronizacji pogody. Rośliny używają wskazówek pogodowych (na przykład gorącego lata), aby przystąpić do reprodukcji. Ponieważ pogoda jest przestrzennie zsynchronizowana, prowadzi to do synchronizacji w produkcji nasion. Co ważne, gatunki charakteryzujące się największą przestrzenną synchronizacją lat nasiennych osiągają to, ponieważ rośliny oddalone od siebie o setki kilometrów “czytają” temperaturę jednocześnie. Interesującym przykładem jest buk europejski. Buki w Hiszpanii, Wielkiej Brytanii, Szwecji, Rumunii, Polsce czy Grecji – wszystkie decydują o reprodukcji w oparciu o pogodę w czerwcu i lipcu. Zachowują ten sam rytm pomimo znacznych różnic klimatycznych między gorącą Hiszpanią a zimną Szwecją. Jest to o tyle zaskakujące, że wiele innych procesów - takich jak np. rozpoczęcie kwitnienia - z zasady rozpoczyna się szybciej w cieplejszym klimacie. Jak buki koordynują “czytanie” pogody pomimo tak ogromnego oddalenia?
– Zainspirowały nas niedawne badania opublikowane w Science. Badacze ze Szwajcarii odkryli, że wpływ temperatury na obumieranie liści zmienia się w zależności od tego, czy rozpatrujemy okres przed, czy po przesileniu letnim. Przesilenie letnie to najdłuższy dzień w roku, który zawsze ma miejsce tego samego dnia, jednocześnie na całej półkuli - mówi dr Valentin Journé, badacz pracujący na Uniwersytecie im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, który kierował analizą.
Naukowcy przyglądali się szczegółowym zmianom w poziomie reakcji buków na temperaturę i stwierdzili, że drzewa w całej Europie nagle zaczynają “czytać” temperaturę dwudziestego pierwszego czerwca, właśnie po przesileniu letnim.
– Nagła reakcja buków jest naprawdę niezwykła. Gdy dzień zaczyna się skracać po przesileniu letnim, buki we wszystkich zakątkach Europy otwierają swoje „okno wrażliwości”. To, co naprawdę rzuca na kolana to fakt, że zmiana długości dnia w tym czasie jest naprawdę niewielka — mówimy o kilku minutach w ciągu tygodnia. Drzewa zdają się jednak być w stanie rozpoznawać tę różnicę - mówi dr Jakub Szymkowiak z Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu.
Kontynentalna synchronizacja lat nasiennych jest wypadkową synchronizacji pogody. Wymaga jednak, aby wszystkie rośliny reagowały na zmienność pogody jednocześnie. Badania zespołu prof. Bogdziewicza pozwoliły na odkrycie istnienia astronomicznej wskazówki, która umożliwia tak precyzyjną synchronizację — jest to maksymalna względna długość dnia w przesileniu letnim. I to właśnie tę wskazówkę wykorzystuje buk europejski, generując wydarzenie ekologiczne o największej synchronizacji przestrzennej na kontynencie.
Valentin Journé, Jakub Szymkowiak, Jessie Foest, Andrew Hacket-Pain, Dave Kelly, Michał Bogdziewicz. “Summer solstice orchestrates the subcontinental-scale synchrony of mast seeding”. Nature Plants
Źródło: Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu.