Исследователи из Тюменского государственного университета раскрыли причины, по которым папоротники менее эффективно абсорбируют углекислый газ по сравнению с цветущими растениями. Результаты работы предоставляют новый взгляд на эволюцию фотосинтеза.
Папоротники, обладающие богатым разнообразием около 10 000 видов, возникли в девонский период, примерно 370 миллионов лет назад. В то время как более молодые семенные растения сформировали основу современной флоры, папоротники остаются относительно малоизученными в аспекте их физиологии.
В ходе работы тюменские ученые исследовали четыре вида папоротников, каждый из которых имеет уникальные характеристики и историю развития. Они предполагают, что структура вай (листьев) папоротников играет ключевую роль в их способности к абсорбции углекислого газа и адаптации к неблагоприятным условиям.
Лариса Иванова, руководитель лаборатории экологической физиологии растений и экспериментальной фитоэкологии Института экологической и сельскохозяйственной биологии (X-BIO) ТюмГУ, поделилась, что структурные параметры вай папоротников могут служить надежными индикаторами их экологических свойств, что открывает путь для точного прогнозирования адаптивных характеристик различных растений.
Исследование подтвердило, что ограниченная эффективность папоротников в поглощении углекислого газа обусловлена особенностями их листовой структуры и физиологическими процессами на клеточном уровне. В процессе эволюции семенные растения развили более продвинутый фотосинтетический аппарат с увеличенным количеством хлоропластов и повышенной активностью.
Уникальность работы ученых из ТюмГУ заключается в применении комплексного подхода, позволяющего анализировать фотосинтетический аппарат на различных уровнях организации — от отдельных клеток до целого организма.
На данный момент перед исследователями стоит задача расширения спектра изучаемых видов папоротников. Проект осуществляется в сотрудничестве с Ботаническим садом Уральского отделения Российской академии наук и финансируется в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования.