Szybkie życie? Dużo seksu? Obfitość fosforu!

23 listopada 2013
Blog szalonych naukowców

Kilka dni temu Nature opublikowało on-line pracę kilkunastoosobowego zespołu pod koordynacją Martina Wassena z Uniwersytetu Utrechckiego, w skład którego weszło aż czworo autorów z Polski. Artykuł opisuje związki między dostępnością biogenów a strategiami życiowymi roślin siedlisk nieleśnych z 599 stanowisk położonych od Islandii po Syberię (z Polski m.in. z doliny Rospudy).

Od praktycznie zarania ekologii roślin wiadomo, że mało ważny jest  ten zasób, którego w środowisku jest dużo, a liczy się głównie ten, którego jest najmniej (w stosunku do potrzeb). Siedlisko może być niezwykle żyzne, ale nic na nim nie urośnie, gdy jest za mało wody. We wnętrzu jaskini może być dość wody i biogenów, ale nie urosną w niej rośliny światłożądne. W lesie gospodarczym może być mnóstwo pokarmu, ale wiele ptaków w nim się nie osiedli, gdy nie będzie dość dziupli. I tak dalej.

Siedliska dla roślin najczęściej można podzielić na limitowane dostępnością azotu i fosforu (na trzecim miejscu są siedliska limitowane potasem, w wodach może to być np. żelazo itd.) To są dwa główne biogeny, dwa główne składniki nawozów, dwa główne zanieczyszczenia prowadzące do eutrofizacji. To, który pierwiastek w danym miejscu jest czynnikiem limitującym bada się obliczając stosunek N:P. Im jest wyższy, tym większe prawdopodobieństwo, że to ilość fosforu może być kluczowa.

Z badań Wassena i in. wynika, że w miejscach limitowanych fosforem rośliny zachowują się statystycznie nieco inaczej niż w miejscach limitowanych azotem. Już wcześniej było wiadomo, że w siedliskach ogólnie żyznych tempo wzrostu jest szybsze. W miejscach, które są żyzne w różnych stopniu, ale to azotu zaczyna brakować szybciej, rośliny częściej wchodzą w symbiozę z bakteriami wiążącymi azot atmosferyczny, wytwarzają dłuższe systemy korzeniowe. Gdy roślina nie martwi się o dostępność fosforu, więcej inwestuje w RNA, którego obfitość w tkankach jest pewną miarą intensywności życia. Natomiast gdy zaczyna brakować fosforu, a azot nie jest problemem, rośliny częściej wchodzą w symbiozę z grzybami, mają bardziej skupione systemy korzeniowe i rosną wolniej. Natomiast wnioski z tej pracy idą dalej. Na prawie 600 stanowisk nieleśnych (m.in. torfowisk), zaledwie 10% było limitowane dostępnością potasu i je opuszczono w dalszych analizach. Pozostałe przebadane roślinne zbiorowiska były limitowane albo azotem, albo fosforem. Przeanalizowano na nich 446 gatunków roślin zielnych pod kątem 15 cech strategii życiowych. W siedliskach, w których bardziej brakuje fosforu niż azotu, przeważają gatunki, których osobniki żyją wiele lat, kwitną późno i krótko, mało inwestują w nasiona, rozmnażają się wegetatywnie i niespecjalnie współżyją z symbiontami wiążącymi azot. Mają też mniejsze i zawierające więcej suchej masy liście. (Sama masa liści koreluje z ogólną produktywnością, ale nie ze stosunkiem N:P). W siedliskach, w których fosforu nie brakuje, a może zabraknąć azotu, jest odwrotnie. Rośliny żyją krótko, ale intensywnie, długo kwitnąc i wydając dużo bogatych w substancje zapasowe nasion. Jednym jednak z najciekawszych wniosków jest to, że w siedliskach limitowanych fosforem, przynajmniej częściowo z przyczyn podanych wyżej, żyje stosunkowo więcej roślin zagrożonych wyginięciem, spisanych na czerwonych listach. Jeżeli siedliska te staną się żyźniejsze, a konkretnie bogatsze w fosfor, pojawią się na nich gatunki, które żyją szybciej i intensywniej, a przez to efektywniej konkurują o światło i inne zasoby oraz szybciej się rozmnażają i skuteczniej rozprzestrzeniają.

Piotr Panek

Fot. Piotr Panek. Licencja CC BY-SA 3.0 PL
ResearchBlogging.org

  • Yuki Fujita, Harry Olde Venterink, Peter M. van Bodegom, Jacob C. Douma, Gerrit W. Heil, Norbert Hölzel, Ewa Jabłońska, Wiktor Kotowski, Tomasz Okruszko, Paweł Pawlikowski, Peter C. de Ruiter, & Martin J.Wassen (2013). Low investment in sexual reproduction threatens plants adapted to phosphorus limitation Nature DOI: 10.1038/nature12733

PS. Zważywszy, że polskich autorów publikujących w Nature liczy się na palcach ręki, szczególnie cieszy mnie, że wszystkich polskich autorów tego artykułu znam osobiście lepiej (tych z UW) lub słabiej (z SGGW).

PPS. Od niedawna Blog szalonych naukowców postanowił zgłaszać wpisy oparte na publikacjach ściśle naukowych do zbioru takich tekstów „Research blogging”, co sygnalizuje odpowiednia ikona i kategoria. Wpisy spełniające kryteria pojawiały się już wcześniej, ale raczej nie będziemy ich rekategoryzować.