Az emberekhez és az állatokhoz hasonlóan a növények is szembesülnek a klímaváltozás kihívásaival . Ahogy az éghajlat melegszik és szárazabbá válik, a növények alkalmazkodási módokat keresnek ezekhez az új szélsőséges körülményekhez. Az egyesült államokbeli Liverpooli Egyetem és a Syracuse-i Egyetem kutatóinak a Global Change Biology folyóiratban megjelent kutatása feltárja, hogyan módosítják a növények DNS-üket, hogy túléljenek a változó környezetben.
Az elmúlt 15 évben a kutatók azt vizsgálták, hogy egy Buxton közelében, az Egyesült Királyságban található réten számos növényfaj hogyan reagál a szélsőséges időjárási eseményekre, például a súlyos aszályokra és a heves esőzésekre . Az eredmények meglepőek voltak: ezek a változó körülmények genetikai változásokat idéztek elő a növényekben, ezt a jelenséget a tudósok „ evolúciós mentésnek ” nevezték.
Dr. Raj Whitlock, a Liverpooli Egyetem Integratív Biológiai Intézetének ökológia professzora kiemelte, hogy az a tény, hogy a növények ilyen rövid idő alatt képesek változásokat mutatni genetikai sokféleségükben , megdöbbentő felfedezés, tekintve, hogy általában úgy gondolják, hogy a növényeknek sokkal több időre van szükségük az éghajlati változásokhoz való alkalmazkodáshoz. Ez magyarázhatja a vizsgált fajok azon képességét, hogy igényes környezeti feltételek között is boldoguljanak. Ebben az összefüggésben fontos megérteni, hogyan alkalmazkodnak a növények az éghajlatváltozáshoz.
A kutatást a Buxton Klímaváltozási Hatások Laboratóriumában (BCCIL) végezték , ahol 1993 óta kísérletileg manipulálják az éghajlatot, hogy megfigyeljék, hogyan reagálnak a növények az ilyen változásokra.
A lenyűgöző eredmények ellenére a klímaváltozás továbbra is komoly kihívást jelent a legtöbb növényfaj számára világszerte. Mindegyiküknek alkalmazkodnia kell az állandóan változó éghajlathoz. Ahogy a növények emelkedő hőmérséklettel, sótartalommal, elhúzódó aszállyal és egyéb stresszel néznek szembe, számos mechanizmust alkalmaznak a túlélésük biztosítása érdekében, ez a jelenség a különösen sérülékeny mediterrán ökoszisztémákban is megfigyelhető.
A növények alkalmazkodási mechanizmusai közé tartozik a növekedésük és anyagcseréjük módosulása, a gázcsere-nyílások (a gázok és a víz cseréjét lehetővé tevő pórusok) szabályozása, valamint a védő és antioxidáns fehérjéket kódoló gének expressziójának változása. Ezen mechanizmusok mindegyike specifikus hatással van a növény létfontosságú funkcióira, és kulcsfontosságú a kedvezőtlen körülmények közötti túléléshez.
Nemrégiben azonosították a ciklikus szabadságfokozó faktorokat (CDF) , amelyek esszenciális transzkripciós faktorok, és amelyek szabályozzák a növények válaszát a különböző abiotikus stressz körülményekre. Ezek a faktorok olyan alapvető szempontokat modulálnak, mint a virágzási idő és a gyökérnövekedés, valamint a különböző környezeti stresszekkel szembeni tolerancia. A legújabb kutatások arra utalnak, hogy a CDF funkciói más fajokban, beleértve a mezőgazdasági szempontból érdekes növényeket is, konzerválódtak. Ez kulcsfontosságú a növények éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodásának megértéséhez.
Alkalmazkodás a környezeti stresszhez
A növények számos környezeti stressznek vannak kitéve, amelyek gyakorisága és intenzitása a klímaváltozás miatt megnőtt. Az aszály például az egyik olyan tényező, amely a leginkább befolyásolja a növények növekedését. Súlyos aszályos körülmények között a növényeknek be kell zárniuk a gázcserenyílásaikat a vízveszteség csökkentése érdekében, ami viszont korlátozza a fotoszintézis képességét.
A sztómazáródás azonban káros lehet magas hőmérsékleten. Egy nemrégiben készült tanulmány azonosított egy molekuláris mechanizmust, amely szabályozza a sztómanyílások nyitódását és záródását, segítve a növényeket a párologtatás és a vízmegőrzés egyensúlyában. Ez a jelzőrendszer létfontosságú a szélsőséges körülmények között élő növények számára, lehetővé téve számukra, hogy gyorsan és hatékonyan reagáljanak a környezetük változásaira. Ha többet szeretne megtudni arról, hogyan élnek túl a növények a kedvezőtlen körülmények között, olvassa el a sivatagi növények túléléséről szóló cikkünket.
Továbbá, amikor a növények stresszt élnek át, az epigenetikus memória lehetővé teszi számukra, hogy emlékezzenek ezekre a körülményekre, és a jövőben hatékonyabban reagáljanak. Ez az emlék átadható az utódoknak, növelve a túlélési esélyeiket a változó környezetben. A legújabb tanulmányok kimutatták, hogy a fák emlékeznek a múltbeli hőhullámokra vagy aszályokra, ami befolyásolja a stressz új időszakokkal való megbirkózási képességüket.
A növények különféle biokémiai és fiziológiai mechanizmusokat alkalmaznak növekedésük fenntartása és sejtes integritásuk védelme érdekében a kedvezőtlen körülményekkel szemben. Ezeket a mechanizmusokat jellemzően stresszválasz-gének kiterjedt halmaza és transzkripciós faktorok komplex hálózata szervezi. A kutatások kimutatták, hogy a növényi hormonok, például az abszcizinsav és a szalicilsav koncentrációja alapvető fontosságú ezen adaptív válaszok szabályozásában, lehetővé téve a növények számára, hogy valós időben reagáljanak a őket érintő környezeti változásokra.
A növények éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodásának megértése szintén elengedhetetlen a hosszú távú túlélésüket biztosító és a mezőgazdasági termelés javítását célzó stratégiák kidolgozásához. Az új növényfajtáknak jobban kell ellenállniuk a szélsőséges időjárási viszonyoknak a jövőbeli élelmezésbiztonság garantálása érdekében, amint azt a „A természetvédelmi mezőgazdaság mint az éghajlatváltozás elleni gyakorlat” című cikk is tárgyalja.
A növények alkalmazkodása azonban nem megy végbe elszigetelten. Az éghajlatváltozás az ökoszisztémák egészére hatással van, ami viszont hatással van a fajok sokféleségére és ellenálló képességére. Ezért elengedhetetlen figyelembe venni az éghajlatváltozás és az emberi tevékenység együttes hatását a biológiai sokféleségre és a növények azon képességére, hogy alkalmazkodjanak ezekhez az új kihívásokhoz.
A növények figyelemreméltó alkalmazkodóképességgel rendelkeznek, de az éghajlat és más tényezők gyors változásai állandó veszélyt jelentenek. Elengedhetetlen, hogy folytassuk a kutatást és annak megértését, hogy a növények hogyan reagálnak ezekre a változásokra, és hogyan segíthetünk nekik alkalmazkodni, nemcsak túlélésük, hanem bolygónk jóléte érdekében is.
