Vor supraviețui plantele schimbărilor climatice? Ce ne arată „Marea Extincție”

Plantele nu se pot muta cu ușurință atunci când condițiile de mediu devin dificile, așa că au dezvoltat strategii pentru a face față condițiilor dure acolo unde se află. Acest lucru ar putea ajuta unele plante să supraviețuiască în contextul încălzirii climatice, scrie Live Science.

În urmă cu aproximativ 251 de milioane de ani, erupțiile vulcanice au distrus cea mai mare parte a vieții de pe Pământ. Timp de aproximativ un milion de ani, Trappele Siberiene din Rusia au aruncat în atmosferă nori uriași de dioxid de carbon, ducând la cel mai grav eveniment de extincție din istoria planetei noastre.

Temperaturile ecuatoriale au crescut brusc, făcând ca o mare parte a uscatului să devină prea fierbinte pentru susținerea vieții. În același timp, oceanele s-au acidificat, iar majoritatea creaturilor din ele s-au sufocat din cauza lipsei de oxigen. Cunoscută sub numele de extincția în masă din Permian-Triasic sau „Marea Moarte”, aceasta a distrus în cele din urmă peste 90% din viața oceanică și 70% din speciile terestre.

Cu toate acestea, într-un colț al ceea ce este astăzi China, un refugiu al plantelor producătoare de polen a scăpat de acest destin și a creat o oază pentru animalele supraviețuitoare. Cercetările sugerează că acesta nu a fost singurul loc în care plantele au reușit să facă față schimbărilor climatice catastrofale din timpul Marii Morți și că plantele ar fi putut fi mai capabile să reziste evenimentului de extincție decât alte organisme.

„Plantele au într-adevăr uneori o reziliență deosebită, deoarece nu se pot mișca individual și, chiar și ca populație, nu se descurcă prea bine la deplasare”, a declarat pentru Live Science Chris Thomas, ecolog și biolog evoluționist la Universitatea din York, din Marea Britanie. Ca urmare, multe plante au dezvoltat mecanisme care le permit să supraviețuiască pe loc, în ciuda condițiilor dificile, a adăugat el.

Pe măsură ce schimbările climatice cresc temperaturile globale și aruncă ecosistemele în haos, plantele vor trebui să apeleze din nou la această reziliență. Multe specii de plante au dezvoltat adaptări unice care le ajută să facă față condițiilor dure. Experții au declarat pentru Live Science că aceste adaptări — împreună cu o doză considerabilă de noroc — vor decide acum diferența dintre supraviețuire și dispariție.

Creșterea în ritmul schimbărilor

Spre deosebire de majoritatea animalelor, multe plante au capacitatea de a-și regenera ramurile — iar aceste ramuri le pot face mai capabile să se adapteze la noile condiții de mediu. Plantele au, în general, o plasticitate de dezvoltare mai mare decât animalele, ceea ce înseamnă că dispun de o flexibilitate mai mare pentru a-și modifica modul în care celulele și țesuturile lor cresc și se dezvoltă.

„Multe plante au ceea ce numim creștere nedeterminată și planuri corporale modulare”, a declarat pentru Live Science Amy Angert, botanistă la Universitatea din Columbia Britanică din Canada. Creșterea nedeterminată înseamnă că un organism continuă să crească și să se dezvolte la nesfârșit pe tot parcursul vieții sale.

„Dacă ne-am pierde un braț, l-am pierde pentru totdeauna. Dar, în cazul plantelor, dacă tai o ramură, acestea pot da lăstari noi, iar acești lăstari pot primi semnale din mediul actual, în loc să rămână blocați într-un fel de programe de dezvoltare din mediul trecut.”

De exemplu, cercetătorii au descoperit că lăstarii noi ai stejarului de stâncă (Quercus ilex) sunt mai capabili să facă față secetei decât cei care nu au dat lăstari noi.

Și deoarece mugurii pot intra în stare de repaus vegetativ, multe specii de plante pot înmuguri din nou după evenimente catastrofale, cum ar fi incendiile. Regiunea floristică a Capului din Africa de Sud, de exemplu, este cea mai mică dintre cele șase regate florale recunoscute la nivel mondial, iar majoritatea speciilor sale de plante depind de foc — plantele sale înmuguresc din nou după incendiu, iar multe dintre semințele lor au nevoie de foc pentru a germina.

Unele plante, precum eucaliptul de zăpadă (Eucalyptus pauciflora), au un strat gros de scoarță izolantă pentru a-și proteja mugurii, în timp ce altele, precum urzica (Urtica dioica), își îngroapă mugurii sub pământ într-o „rezervă de muguri”. Solul izolează mugurii semințelor de căldura și frigul extreme și protejează cea mai mare parte a plantei de condițiile care îi pun viața în pericol. Această adaptare larg răspândită permite plantelor erbacee să reziste pe durata iernii, iar plantelor cu bulbi să-și ascundă țesuturile de ravagiile focului.

Depozitarea semințelor pentru vremuri mai bune

Plantele pot, de asemenea, să-și depoziteze semințele sub pământ atunci când vremurile sunt grele. Aproape 350.000 de specii de plante produc semințe. În cazul majorității acestor specii, semințele conțin versiuni minuscule, aflate în stare de repaus, ale plantei tinere, cu toate structurile care se vor transforma în frunze și rădăcini.

„Semințele pot trăi, practic, în stare de stază în sol”, a declarat pentru Live Science Daniel Anstett, ecolog evoluționist la Universitatea Cornell. „Poți avea o bancă de semințe din care anumite semințe s-ar putea reînvia, iar aceasta oferă acces la o arhivă istorică de informații genetice la care multe plante pot apela în cele din urmă.”

Băncile de semințe reprezintă un instrument vital pentru reziliența multor specii de plante. Ele creează oportunitatea ca indivizii inactivi din punct de vedere metabolic să se reînvie atunci când condițiile de mediu se îmbunătățesc, potrivit unui articol din 2021 publicat în revista Nature Communications. „Cu puțin noroc, cel puțin unele dintre aceste exemplare se vor trezi în viitor, când mediul va fi mai propice pentru creștere și reproducere”, au scris autorii.

Citește și: „Un sentiment de apocalipsă”. Vara 2026 în Europa, fereastră către viitorul sumbru al crizei climatice: caniculă, incendii, secetă

Evoluție rapidă

Băncile de semințe pot fi, de asemenea, rezervoare de diversitate genetică, care este esențială pentru a se putea adapta la medii noi.

„Materia primă pentru adaptare provine din variația genetică”, a afirmat Angert. „Variația genetică este mai mare în populațiile numeroase și poate fi împărtășită între populații pe măsură ce mediul se schimbă — dacă indivizii reușesc să se răspândească cu succes între acestea.”

Într-un articol publicat în revista Science la începutul acestui an, cercetătorii, printre care Angert și Anstett, au arătat că evoluția rapidă a salvat populațiile de flori de maimuță stacojie (Erythranthe cardinalis) de seceta prelungită din SUA și Mexic între 2010 și 2018.

„Ele pot fie să crească foarte repede, să înflorească și să producă semințe înainte ca seceta de toamnă să-și facă efectul, fie să crească mult mai încet și să se pregătească pentru iarnă”, a explicat Anstett.

Cercetătorii au secvențiat genomul a 55 de populații de flori de maimuță stacojie pentru a identifica zonele din genomul lor legate de capacitatea de a face față stresului și secetei. Ei au urmărit populațiile și modul în care acestea s-au schimbat de-a lungul perioadei. Unele populații au suferit o evoluție rapidă pentru a face față mediului în schimbare.

Ei au descoperit că, pe baza diversității genetice a populațiilor, puteau prezice dacă o populație va fi capabilă să supraviețuiască secetei — chiar înainte ca aceasta să înceapă.

Deși este vorba doar de o singură specie de plantă, Anstett consideră că acest lucru ar putea fi valabil și pentru alte organisme.

Fotosinteza flexibilă

Unele plante sunt capabile să-și adapteze modul de producere a energiei pentru a face față unui mediu în schimbare. Zhen Xu, paleobotanist la Universitatea din Leeds din Marea Britanie, consideră că tocmai acest lucru a permis unor specii de plante să supraviețuiască extincției în masă din perioada Permian-Triasic și ar putea deveni din ce în ce mai important pentru plante în contextul schimbărilor climatice actuale.

Plantele folosesc fotosinteza pentru a transforma dioxidul de carbon și apa în zaharuri și oxigen și utilizează stomate, adică mici pori de pe suprafața frunzelor, pentru a regla cantitatea de dioxid de carbon care pătrunde în plantă.

Multe plante își deschid stomate în timpul zilei pentru a lăsa să intre CO₂ și a elibera oxigen. Altele folosesc fotosinteza CAM, care înseamnă „metabolismul acidului crassulacean”, pentru a-și închide stomate în timpul zilei și a se proteja de căldură. Noaptea, ele absorb CO₂ și îl transformă într-un acid, pe care îl stochează în țesuturile lor pentru a-l folosi la producerea de zaharuri în timpul zilei.

„Fotosinteza CAM este foarte răspândită în rândul plantelor deșertice actuale, precum cactușii și suculentele”, a declarat Xu pentru Live Science. „Este o modalitate foarte inteligentă de a face față temperaturilor ridicate sau aridității din timpul zilei.”

Citește și: „Rămânem rapid fără timp”: șapte dintre cele nouă sisteme vitale ale Pământului au depășit limitele de siguranță

Într-un studiu publicat în revista Nature Ecology & Evolution la începutul acestui an, Xu și colegii săi au demonstrat că plantele care foloseau fotosinteza CAM au avut un avantaj în timpul extincției în masă din perioada Permian-Triasic.

Ei au descoperit că licofitele, adică plante vasculare străvechi, au trecut la fotosinteza CAM în perioada extincției în masă. „Considerăm că fotosinteza CAM ar putea fi strategia specială de supraviețuire” care le-a permis acestor plante să domine după extincția în masă, a spus Xu.

Unele plante merg chiar mai departe. În timpul evenimentelor cataclismice, plantele s-au transformat în „monștri plini de speranță” pentru a supraviețui tulburărilor de mediu, arată cercetările anterioare.

În nouă evenimente distincte din ultimii 150 de milioane de ani, multe plante cu flori și-au duplicat întregul genom pentru a-și asigura o șansă mai mare de supraviețuire, potrivit unui studiu publicat în revista Cell la începutul acestui an. Genomul duplicat le oferă mai multe oportunități de a evolua și de a se adapta la condiții de mediu dificile.

„Observăm grupuri de duplicări ale întregului genom de-a lungul timpului, iar de fiecare dată acestea corespund cu un eveniment geologic important deja descris, fie că este vorba de o perioadă de răcire globală, de o perioadă de încălzire globală sau de un eveniment de extincție”, a declarat la acea vreme pentru Live Science coautorul studiului, Yves Van de Peer, biolog specializat în genomică la Universitatea din Gent, Belgia.

Totul se reduce la noroc

Totuși, supraviețuirea anumitor populații sau specii de plante se reduce adesea la noroc, au declarat experții pentru Live Science.

Plantele „dispun, în esență, de această gamă largă de instrumente”, dar „unele plante au anumite căi de adaptare, iar altele au altele; unele au anumite trăsături, iar altele au altele”, a spus Anstett. Dacă instrumentele specifice de care dispun le vor fi de ajutor depinde de condițiile cu care se confruntă.

În timpul extincției în masă din Triasic-Permian, plantele din refugiile din China (și din alte părți) s-au aflat la locul potrivit, la momentul potrivit, având la dispoziție setul potrivit de adaptări potențiale și suficientă diversitate genetică pentru a le valorifica.

Același lucru este valabil și pentru speciile actuale, care se confruntă cu schimbările climatice și cu riscul de dispariție. Angert a afirmat că există modalități de a face speciile de plante „mai norocoase” în anii următori, cum ar fi conectarea populațiilor fragmentate pentru a spori diversitatea genetică, ceea ce extinde setul de instrumente potențiale de care dispune o specie de plantă.

„Cel mai bun lucru pe care l-am putea face este să lăsăm peisajul să găzduiască populații mai mari și mai bine conectate”, a spus ea.

Anstett a fost de acord. „Dacă populațiile devin cu adevărat izolate, atunci, potențial, erodăm setul de instrumente de care aceste plante dispun pentru a se putea adapta.”

Editor : Ana Petrescu