Нова робота показала, що типові для сучасної Арктики рослини почали з’являтися там трохи раніше, ніж вважалося досі. Причому шляхи їх поширення часто були вельми небанальними.
Сучасна Арктика грає важливу роль в глобальній кліматичній системі, виступаючи великим резервуаром вуглецю і метану, надовго ізолюючим їх від повернення в атмосферу. Однак за останні 50 років потепління в цьому регіоні в три-чотири рази перевищувало середньосвітові показники. Через це склад рослинності там швидко змінюється, що створює необхідність зрозуміти історію її утворення — і на цій основі спробувати оцінити майбутнє місцевих екосистем.
Дослідники з Інституту ботаніки Китайської академії наук (IBCAS) спробували прояснити це досі слабо вивчене питання. Вони відібрали 32 групи покритонасінних рослин, що включають в себе 3626 видів, з яких 548 видів сьогодні мешкають в Арктиці, а 40 зустрічаються тільки там. Робота опублікована в Nature Communications.
Використовуючи як аналіз ДНК, так і палеоботанічні дані, вчені виявили цілий ряд раніше не цілком ясних фактів. Наприклад, вони дізналися, що перші покритонасінні, характерні для сучасної Арктики (полин і плевропогон), з’явилися в цьому регіоні 9-10 мільйонів років тому, на початку пізнього міоцену.
Це значно відрізняється від раніше загальноприйнятої картини формування сучасної арктичної флори: досі початок її утворення відносили до періоду два-три мільйони років тому, оскільки до цього арктичних тундр не існувало. В Арктиці було занадто тепло, чому вона була покрита лісами.
На основі нових даних автори дослідження припустили, що початок формування покритонасінної частини арктичної флори в реальності було викликано не утворенням тундр, а набагато більш древніми кліматичними змінами. Дванадцять-тринадцять мільйонів років тому середня температура в Арктиці впала з плюс 11 градусів Цельсія (як в Одеській області) до плюс чотирьох (як на півночі України). Внаслідок цього в раніше суцільному арктичному лісі стали з’являтися відкриті простори, куди і прийшли полинові та інші. Поширенню могло допомогти різке падіння рівня моря, що відкрило сухопутні перешийки на місці раніше затоплених земель.
Далі температура продовжувала знижуватися, чому з семи мільйонів років тому кількість відкритих просторів в Арктиці стало порівнянно з тим, що спостерігається зараз, а близько двох-трьох мільйонів років тому стало так холодно, як сьогодні, — середня температура нижче мінус 10, на десятки градусів нижче показника, типового для Арктики ще в міоцені і раніше.
Всього авторам вдалося виявити 105 подій експансії рослин з півдня в Арктику — в основному з гірських, тобто холодних і сухих зон нижчих широт. Ще 26 видів, за даними дослідників, змогли виникнути в місцевих суворих умовах. Тобто поширення гірських видів з півдня все ж переважало в процесі формування арктичної флори.
Цікаво, що швидкість появи типових арктичних видів до 2,6 мільйона років тому була помірною. Це не дивно: ще два-три мільйони років тому навіть найпівнічніша точка суші була вкрита лісами, а в морі поруч з нею росли корали. Ясно, що в таких умовах екстремально холодостійка арктична флора не могла швидко складатися.
Але починаючи з періоду 2,6 мільйона років тому температури на Землі почали падати ще сильніше, ніж раніше. Льодовикові періоди стали регулярними, і в них середня температура планети опускалася нижче, ніж ще 12 мільйонів років тому була в Арктиці. Тому формування арктичної флори різко прискорилося, причому його пік припав на 0,7-1,0 мільйона років тому.
Більшість біотичних розселень арктичної флори відбувалося із західної частини Північної Америки (54% від усіх випадків розселення), в той час як з Євразії розселень було багато менше. Можлива причина – те, що частка тундри в Північній Америці більше, ніж в Євразії, відзначили автори статті.
Нова робота дозволяє інакше поглянути на процес формування сучасної арктичної флори. Судячи з того, що її формування почалося, коли в Арктиці були температури сучасної півночі України, можна припустити, що стійкість місцевих рослин до потепління трохи вище очікуваної. З отриманими знаннями можна буде більш усвідомлено розробляти природоохоронні заходи, націлені на збереження місцевої флори.