Ученые выяснили, каким образом растения выжили в «аду» после крупнейшего массового вымирания

Ученые установили, что небольшие травянистые растения плауны пережили пермско-триасовое вымирание 252 млн лет назад благодаря особому способу фотосинтеза, который позволяет поглощать углекислый газ ночью, а не днем, передает theins.ru со ссылкой на nature.com

Пермско-триасовое вымирание — крупнейшая катастрофа в истории жизни на Земле. Тогда погибло более 80% морских видов и около 90% родов наземных позвоночных. На суше исчезли огромные леса каменноугольного периода — деревья вымерли, и их место заняли маленькие травянистые плауны. Эти растения господствовали на суше около 5 млн лет, однако почему именно они выжили в экстремальных условиях — оставалось загадкой.

Авторы изучили 485 образцов ископаемых спорофиллов (плодоносящих листьев) плаунов из разных регионов и геологических эпох, в том числе 285 экземпляров из пермско-триасовых отложений юго-западного Китая. Сравнив форму этих листьев с помощью статистического анализа и построив эволюционные деревья, исследователи выяснили, что раннетриасовые плауны — ближайшие родственники современного рода Isoetes (полушник), который сегодня встречается в водоемах по всему миру.

Ключевым оказался изотопный анализ углерода. У современных полушников зафиксирован особый тип фотосинтеза — крассуляционный кислотный метаболизм (CAM). Растения с таким механизмом закрывают устьица днем, чтобы не терять воду в жару, а ночью открывают их и запасают углекислый газ в форме яблочной кислоты, используя его затем для фотосинтеза. Изотопный состав ископаемых плаунов оказался схож с современными полушниками, что указывает на аналогичную физиологию и 252 млн лет назад.

Параллельно авторы воспроизвели климатические условия раннего триаса с помощью климатической модели HadCM3BL. Расчеты показали, что в тропических зонах, где преобладали ископаемые плауны, дневные температуры превышали 40 °C, а в пиковые периоды достигали 65 °C — за пределами выживания для обычных растений. CAM-фотосинтез, при котором устьица закрыты в самое жаркое время суток, мог быть именно тем механизмом, который позволял плаунам выжить в этих условиях.

По заключению исследователей, доминирование CAM-растений в раннем триасе само по себе подстегивало потепление. Такие растения менее продуктивны, чем обычные леса, а значит, поглощали меньше углекислого газа из атмосферы — что усиливало парниковый эффект и затягивало восстановление биосферы. Отмечается, что понимание этого механизма важно и для прогнозирования будущего. Авторы призывают включить CAM-фотосинтез в климатические модели Земли, чтобы точнее предсказывать, как экосистемы реагируют на экстремальное потепление.