研究表明植物的快速進化可能會使沿海地區(qū)更容易受到洪水和海平面上升的影響(Credit: CC0 Public Domain)
（神秘的地球uux.cn）據美國物理學家組織網（作者：圣母大學迪安娜·科索莫·費雷爾）：切薩皮克灣濕地的進化速度比以前想象的要快，這可能會降低沿海濕地抵御未來海平面上升的表明可能性。圣母大學的植物研究人員和合作者在最近的一篇《科學》雜志上證明了這一點。
生物科學系副教授杰森·麥克拉克蘭（Jason McLachlan）通過研究一種類似于草的快的影植物——美洲草（Schoneopletus americanus），也被稱為主席蘆葦，速進使沿受到上升評估了進化在切薩皮克灣生態(tài)系統(tǒng)中的化可海地洪水和海作用。研究團隊結合了在核心沉積物樣本中發(fā)現的區(qū)更歷史種子、現代植物和計算模型，容易證明“復活”的平面植物在其地下根中分配了更多的資源，使其比現代植物更快地儲存碳。研究
麥克拉克蘭說：“我們認為，表明這種令人驚訝的植物地下增長減少可能是對切薩皮克灣污染加劇的反應。”。快的影“幾十年的速進使沿受到上升污染已經導致水體中氮和磷的水平升高，由于這些都是化可海地洪水和海植物營養(yǎng)素，進化現在可能會青睞那些對昂貴的根‘投資’較少的植物。”
這些歷史植物的種子一直埋在海灣史密森尼環(huán)境研究中心的地下，從20世紀中期開始休眠。麥克拉克蘭和其他研究人員收集了它們，讓它們發(fā)芽生長。這類研究被稱為復活生態(tài)學，它提供了直接證據，可以支持關于進化變化的假設。
計算模型之前已經確定了海平面上升對沿海濕地的威脅，并結合了科學家對洪水如何影響植物生長以及植物生長如何影響穩(wěn)定性的理解。雖然現代植物和20世紀中期的樣本在地上生長相似，但現代植物在地下更深的地方生根所投入的資源較少。這減少了地下生物量，并可能降低濕地抵御洪水的能力。
麥克拉克蘭及其合作者通過計算模型表明，現代植物在土壤中儲存碳的速度比20世紀中期慢了15%。
麥克拉克蘭對美洲短尾猿進化變化的速度感到震驚。他說：“研究表明，隨著人類社會的影響，生態(tài)系統(tǒng)越來越受到重視，進化所扮演的角色也越來越重要。”。
第一作者梅根·瓦森（Megan Vahsen）是圣母院的一名博士生，早在2017年圣母院一年級研究生時就發(fā)現了地下植物性狀的重要性。盡管研究人員不能具體地說，由于污染，植物在地上投入的能量相對較多，而在地下投入的能量較少，但她認為，當前研究中使用的技術組合為進化對生態(tài)系統(tǒng)的影響提供了新的預測。她預計這項研究將激勵研究人員研究推動進化變化的原因。
她說：“出于不便的原因，科學界常常忽略了地下發(fā)生的事情。”她指出，她和圣母院的本科生花了大約500個小時清洗和整理植物根部。“但我們在這項研究中學到了很多東西；地下發(fā)生了很多秘密。”
麥克拉克蘭說，這項研究進一步證明了進化在生態(tài)系統(tǒng)日益受到人類社會影響的影響時所起的作用。
他說：“近一個世紀以來的進化變化對沿海生態(tài)系統(tǒng)起到了破壞穩(wěn)定的作用。其他生態(tài)系統(tǒng)中的其他物種可能對人類環(huán)境影響的反應不同，可能為生態(tài)系統(tǒng)提供了更大的恢復力，也可能根本沒有影響。”。“既然我們已經證明進化變化可以足夠快、足夠大，從而影響生態(tài)系統(tǒng)的復原力，我們希望其他研究人員能夠考慮生物對全球環(huán)境變化的反應。”
這項研究的其他合作者包括田納西大學的邁克爾·布魯姆和斯科特·埃姆里奇；史密森尼環(huán)境研究中心的吉姆·霍爾姆奎斯特和帕特里克·梅戈尼格爾；圣母大學的布雷迪·斯蒂勒；以及佛羅里達大學蓋恩斯維爾分校的凱瑟琳·托德·布朗。
相關：植物的快速演化可改變對沿海沼澤地恢復能力的預測
（神秘的地球uux.cn）據EurekAlert!：研究人員報告，沼澤優(yōu)勢植物根系生長特征的快速演變可導致沿海濕地結構和功能在生態(tài)系統(tǒng)層面發(fā)生變化，其中包括其對海平面上升的抵御能力。這些發(fā)現表明，演化過程在調節(jié)生態(tài)系統(tǒng)功能方面的作用可能比以前所想的更大，因此在預測生態(tài)系統(tǒng)對環(huán)境變化的反應時需要考慮該演化過程。
在植物物種多樣性通常較低的沿海沼澤中，優(yōu)勢植物通常會通過促進土壤發(fā)育和沉積物堆積而充當生態(tài)系統(tǒng)的工程師，它使得沼澤幾千年來能夠跟得上變化中的海平面。此外，這些植物的快速生長加上沿海沼澤土壤緩慢的分解率導致該生態(tài)系統(tǒng)能儲存大量的碳。然而，盡管越來越多的研究表明，沼澤優(yōu)勢植物的特性和生長是如何促成這些過程的，但在預測生態(tài)系統(tǒng)對環(huán)境持續(xù)變化的反應模型中，優(yōu)勢植物的特性變化和演化的作用基本上被忽視了。據作者披露，其部分原因是缺乏可證明演化過程是否是生態(tài)系統(tǒng)變化重要驅動因素的實證研究。
Megan Vahsen和同事在此報告了一項常見的對16種優(yōu)勢沼澤莎草（Schoneopletus americanus）基因型的園地研究；該研究使用了從種子庫中“復活”的跨越世代和相鄰沼澤的莎草。Vahsen等人的研究揭示了地下生物量分配和分布具有可觀且富有生態(tài)意義的可遺傳變異和快速演化。當納入沿海沼澤生態(tài)系統(tǒng)模型時，這些發(fā)現改變了對沿海沼澤中碳封存和土壤表面積聚的預測。
據作者披露，結果表明，這些植物的演化速度和規(guī)模可以對生態(tài)系統(tǒng)層面進程的下游產生相當大的影響，其中包括針對海平面上升的恢復力和大氣碳儲存的潛力。“因此，如果不能解釋生態(tài)系統(tǒng)模型中的可遺傳變異和快速演變或會對生物反應在生態(tài)系統(tǒng)抵御環(huán)境變化中所起的作用做出錯誤描述，從而會在生態(tài)系統(tǒng)層面系統(tǒng)性地改變預測。

最新評論