Считается, что папоротники представляют собой самые «старые» виды растений – некоторые из них жили вместе с динозаврами, более 200 миллионов лет назад. Тем не менее, группа андских папоротников развивалась намного позже: их совершенно новая форма и структура (морфология) возникла и диверсифицировалась в течение последних 2 миллионов лет. И их новая морфология оказалась достаточно выгодной для колонизации экстремальных условий высокогорий Анд.
Доктор Патрисия Санчес-Баракальдо (Бристоль) и доктор Гэвин Томас (Шеффилд) использовали молекулярные и морфологические данные для изучения группы папоротников, произрастающих в уникальной экосистеме Анд.
Эта экосистема, известный как парамо или парамосы, образовалась сравнительно недавно (около 3 – 5 миллионов лет назад), когда Анды пережили серьезное поднятие. Это создало новые экологические возможности для произрастания и процветания растений. Другие растения из Северной Америки и умеренных южных регионов также смогли колонизировать эту новую среду парамо.
В отличие от изначальных тропических лесов, где деревья высокие и некоторые растения обладают огромными листьями, парамосы представляют собой более незащищённый, напоминающий тундру биом, где обитают невысокие растения с гораздо меньшими по размерам листьями, некоторые из которых покрыты большим количеством ворсинок.
Боле высотные районы около экватора отличаются экстремальными изменениями окружающей среды каждые двадцать четыре часа, с очень холодными ночами и очень жаркими днями. Для того чтобы расти в таких условиях некоторые растения развили новые адаптации формы и структуры листьев, которые позволяют им справляться с морозными ночами и высокой солнечной радиацией в полдень.
Команда учёных из Бристоля и Шеффилда обнаружила, что одна группа парамосских папоротников развила в процессе эволюции сильно модифицированные листья, которые у молодого папоротника остаются в свёрнутом состоянии, хотя он уже достиг половой зрелости. Некоторые парамосские виды, как выяснилось, содержат более 300 пар листочков на одну ветвь – в отличие от своих ближайших родственников из более защищенных тропических лесов, расположенных ниже в горах, у которых на одну ветвь приходится не более 12 пар листочков. Кроме того, длина этих листочков быстро сокращается с увеличением высоты.
Исследователи также обнаружили, что скорость, с которой возникают новые биологические виды (видообразование) среди парамосских папоротников значительно выше, чем у их собратьев из других регионов.
– Эти папоротники вызывают интерес потому, что с геологической точки зрения, они быстро развили новую морфологию, как ответ на новые и экстремальные условия окружающей среды, – объясняет доктор Санчес-Баракальдо – Интересно и то, что, в результате процесса, известного как конвергентная эволюция, когда одинаковые особенности самостоятельно развиваются у различных линий одного вида, папоротники влажных тропических лесов приходят к такому же «решению», в ответ на те же условия окружающей среды.
