Более двух третей биоразнообразия Канады составляют виды, встречающиеся в пределах страны только на самой северной окраине их ареала. Биологи давно спорят о том, сколько усилий следует приложить для сохранения этих «пограничных популяций». Одним из аргументов в их пользу является то, что они могут особенно хорошо подходить для того, чтобы возглавить смещение ареалов своего вида на север по мере потепления климата.
Экологи-эволюционисты Анна Харгривз из Университета Макгилла и Крис Эккерт из Университета Квинса решили найти ответы, используя маленькое цветущее растение Rhinanthus minor (также известное как желтая погремушка). «По общему признанию, это не самое харизматичное растение, - говорит Харгривз, - но с экспериментальной точки зрения оно просто фантастическое; мы можем посадить семена осенью где угодно, и к следующей осени они завершат свой жизненный цикл. Это позволяет нам проверить, адаптированы ли растения к высоте, с которой они произрастают, и смогут ли они выжить выше того места, где данный вид растет в настоящее время. Трудно сделать это с животными!'
В ходе трехлетнего эксперимента на высоте 1 200 метров в Скалистых горах Альберты исследователи пересадили более 20 000 семян на возвышенности, чтобы выяснить, подходят ли растения, найденные на самых высоких горах, лучше всего для колонизации даже более высокие возвышения. Чтобы проверить, мешает ли прохладное лето этим видам расти выше по склонам, они согрели воздух вокруг некоторых экспериментальных растений, поместив их в пластиковые конусы, которые действуют как мини-теплицы.
Их результаты, недавно опубликованные в Ecology Letters, показывают, что прохладное лето в настоящее время ограничивает распространение желтой погремушки, не позволяя ей расти на больших высотах. Растения с самого высокого края ареала этого вида адаптировались к высокогорному лету за счет более раннего цветения, поэтому они могут давать семена там, где растения с более низких высот терпят неудачу.
Эксперименты также дали неожиданный результат: высокогорная «суперкраевая популяция» с близлежащей горы превосходила все другие популяции на естественных и прогреваемых участках как на границе высокогорного ареала вида, так и выше. Итак, если у этой популяции такие замечательные гены, почему эти супергены не распространились на другие высокогорные популяции, которые находятся всего в километре от нас? Исследователи считают, что это пример того, как победившие генотипы попадают в ловушку изолированных пограничных популяций. Если это так, то облегчение потока генов среди пограничных популяций может помочь им справиться с изменениями окружающей среды.
Как и большинство интенсивных экспериментов, этот был сосредоточен на одном виде.«Наши результаты важны не потому, что они предсказывают, что будут делать другие виды, а потому, что они первыми демонстрируют неожиданные закономерности, которые нам, как биологам, необходимо начать учитывать», - говорит Харгривз.
Три года полевых исследований в горах также принесли несколько памятных моментов. Полевая бригада однажды вскарабкалась по опоре кресельного подъемника, чтобы увернуться от медведя гризли, который прогуливался по площадке, чтобы полакомиться ягодами. В другой раз исследователям пришлось расчищать снег, чтобы засадить свои последние высокогорные участки в этом сезоне; затем спустились на санках, чтобы вернуться к своей машине незадолго до наступления темноты.
Тем не менее, в то время, когда причудливое лабораторное оборудование и компьютерные модели все больше доминируют даже в экологических исследованиях, этот проект также является напоминанием о том, что иногда ничто не заменит работу в полевых условиях.
«Это исследование показывает, что важные достижения все еще могут быть достигнуты - а иногда могут быть достигнуты только - благодаря хорошо спланированным полевым экспериментам, которые требуют не дорогого оборудования, а творчества, видения и тысяч человеко-часов», - говорит Харгривз.«Если мы хотим понять, как устроен мир природы, нам нужно продолжать проводить в нем время».