Российские ученые обнаружили ледниковые убежища в горах Южной Сибири и на Южном Урале, где сосна сибирская кедровая переживала резкие изменения климата в эпохи позднего плейстоцена. При помощи генетических и палеоэкологических данных специалисты проследили расселение сибирского кедра по территории Сибири, когда климатические условия улучшались. Полученные знания о прошлых ледниковых убежищах дают ценную информацию для разработки обоснованных подходов к созданию генетических заповедников сосны сибирской, что особенно актуально на фоне будущих климатических изменений. Результаты исследования опубликованы в журнале Tree Genetics & Genomes.
Сосна сибирская кедровая, или сибирский кедр (Pinus sibirica Du Tour)
Сосна сибирская кедровая, или сибирский кедр (Pinus sibirica Du Tour) – ключевой вид темнохвойной тайги и один из самых широко распространенных видов сосен, который имеет огромный ареал площадью более четырех миллионов квадратных километров. Расположены эти территории большей частью в Сибири. Значение кедровых лесов сложно переоценить. Они выполняют почвозащитную, водоохранную роль и служат местом обитания и источником пищи для многих лесных зверей и птиц. Однако история становления кедровых лесов до сих пор не была подробно исследована. Наибольший интерес представляет позднеплейстоценовый отрезок истории сосны сибирской, поскольку климатические изменения в этот период характеризовались масштабными преобразованиями животного и растительного мира на всем Северном полушарии. В ледниковые фазы происходило сокращение лесов до ограниченных географических областей — убежищ, способных поддерживать благоприятный климат. Современные климатические тенденции вызывают обеспокоенность судьбой бореальных лесов. Значит, информация о прошлых климатических убежищах может помочь выяснить природоохранное значение современных мест произрастания сосны сибирской.
Ученые из Красноярска и Екатеринбурга при участии исследователей из ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» определили места сохранения сибирского кедра в период оледенения и пути его распространения по территории Сибири за последние 130 тысяч лет.
Исследователи провели комбинированный анализ маркеров митохондриальной и ядерной ДНК. С его помощью установили близкое родство между популяциями кедра из Алтая и Западного Саяна. В то же время от них резко отличались популяции из Восточного Саяна (Прибайкалья) и Кузнецкого Алатау. Сравнив эти данные с ископаемыми семенами и пыльцой, ученые определили, что популяции сосны сибирской из Западного Саяна вместе с Алтаем, Восточным Саяном, Кузнецким Алатау и Уралом являются генетически обособленными. Это было обусловлено их выживанием в «убежищах» последнего ледникового максимума примерно 20 тысяч лет назад. Горный рельеф и древние озера на этих территориях могли способствовать выживанию кедровых лесов благодаря образованию ряда малых убежищ с относительно благоприятными климатическими условиями.
Маркеры ядерной ДНК также выявили различия между популяциями на Западно-Сибирской равнине, это объясняется их происхождением из ледниковых убежищ Южного Урала и Кузнецкого Алатау. При этом популяции Западного Саяна и Алтая были генетически однородны и не участвовали в колонизации кедром Западно-Сибирской равнины. Заселение Западно-Сибирской равнины происходило из Урала и Кузнецкого Алатау в голоцене. В то же время восточные популяции кедра расселялись из Восточного Саяна и побережья озера Байкал, колонизировав Прибайкалье и часть Средней Сибири.
Шишки четырех популяций кедра
«Во времена суровых ледниковых эпох ареал кедра сокращался до ограниченных территорий в горах Южной Сибири и Урала, где изрезанный горный рельеф и межгорные прогибы, наличие крупных водоемов могли дифференцировать общую суровую климатическую картину на ряд малых областей с относительно благоприятными климатическими условиями. Это способствовало сохранению сосны сибирской до голоцена. Последующее расселение кедра в голоцене происходило неравномерно. Например, популяции кедра из Алтая, Западного и Восточного Саяна не участвовали в колонизации Западно-Сибирской равнины. В свою очередь, на равнине распространились популяции кедра из Урала и Кузнецкого Алатау, которые имели более древнюю общую историю до событий последнего ледникового максимума. Популяции из Восточного Саяна, судя по всему, имели собственную историю, связанную с выживанием в горах или вблизи озера Байкал на юге Иркутского амфитеатра. Наши результаты о благоприятных местах в прошлом, где сохранился сибирский кедр, могут дать ценную информацию для планирования и размещения будущих заповедников этого важнейшего сибирского хвойного вида», — рассказала соавтор работы Галина Кузнецова, кандидат биологических наук, доцент, старший научный сотрудник Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН.
В исследовании приняли участие специалисты Института экологии растений и животных Уральского отделения РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр» СО РАН и Сибирского федерального университета.
Работа поддержана Российским научным фондом (No. 22-24-00665).
Фотографии Анастасии Тамаровской / ФИЦ КНЦ СО РАН
Информация и фото предоставлены Федеральным исследовательским центром «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»