«Аленькие цветочки» внутренних вод
Александр Андреевич, вы изучаете растения, живущие в водоёмах. Ваша цель — найти неизвестные ранее виды или получить больше информации об уже известных растениях?
— По многим группам живых организмов до сих пор есть «белые пятна». Сейчас мы сосредоточены на сосудистых растениях, и наша цель — собрать и систематизировать сведения о их биологическом разнообразии. Помимо видового разнообразия интересно узнать генетическое разнообразие популяций водных растений, выяснить, как оно связано с природно-климатическими условиями. Водные сосудистые растения включают крупные растения, в которые входят цветковые, папоротники и хвощи. Время от времени мы занимаемся другими группами макроскопических растений, например, крупными водорослями и водными мохообразными.
Новые открытия — это в первую очередь гибриды. Эволюция многих групп цветковых растений не может быть изображена в виде красивого филогенетического «дерева». Она шла не в результате постепенных мутаций, а в результате многочисленных гибридизаций, и эволюционная схема в данном случае будет скорее походить на коротко постриженный «газон». Гибридизация имеет важное значение в эволюции растений и наземных, и водных. Изучая растения, мы очень часто сталкиваемся с этим явлением, и очень часто гибриды имеют особую морфологию, особые условия обитания и, как правило, о них мало что известно. Многие гибриды описаны нами впервые.
Совсем недавно мы закончили две большие работы: одна была посвящена водным хищным растениям пузырчаткам (Utricularia). Как российские, так и международные научные группы давно ломали копья по поводу некоторых их видов и форм. В итоге, когда мы сделали исследование по России, с большим числом включённых образцов, оказалось, что те растения, которые принимали за редкий вид на многих территориях, на самом деле гибридного происхождения — они не способны давать семена, стерильны, но эволюционно успешны и широко распространены.
Мы узнали, от каких родительских видов они произошли. Потом в той же группе растений, в зоне перекрытия ареалов двух родительских видов, обнаружили гибриды, которые вообще не были известны. Это стало возможным в результате массового изучения материала, в том числе молекулярно-генетическими методами, потому что часто гибриды без молекулярных данных сложно идентифицировать1. Последняя работа была посвящена ежеголовникам России (Sparganium), и здесь мы нашли очень много неописанных гибридных форм — мы описали девять таксонов2.
1. Bobrov A. A. et al. Unknown sides of Utricularia (Lentibulariaceae) diversity in East Europe and North Asia or how hybridization explained old taxonomical puzzles. Perspect. Plant Ecol. Evol. Syst., v. 54, 2022, 125649.
2. Bobrov A. A. et al. High diversity of aquatic Sparganium (Xanthosparganium, Typhaceae) in North Eurasia is mostly explained by recurrent hybridization. Perspect. Plant Ecol. Evol. Syst., v. 69, 2023, 125746.
— То есть скрещивание происходит между разными видами?
— Да. Например, северный вид растёт на южной границе ареала, допустим, в Ивановской области, потому что там была граница оледенения и какие-то немногочисленные популяции остались с тех времён. Южные виды растут тут же, немного в других условиях. Но поскольку растения ветроопыляемые — есть шанс возникновения гибрида.
В условиях, когда климат немного изменяется и северный вид на южной границе ареала растёт далеко не в оптимальных условиях, он сильнее подвержен переопылению. Его популяция малочисленна, а обычные виды на этой территории многочисленны, соответственно, масса пыльцы выше и шансы возникновения гибридов высокие. Тем более, что у ежеголовников нет серьёзных механизмов репродуктивной изоляции.
Обычно у растений чужая пыльца не позволяет образовывать семена, но во многих группах таких барьеров нет и виды могут скрещиваться довольно легко. В результате исследований мы находим такие странные формы. Даже на хорошо изученных территориях часто собираем экземпляры, уклоняющиеся от известных форм, видов, и при внимательном изучении оказывается, что это растения гибридного происхождения. Находим мы и такие виды, которые не были известны на территории России.
— Как они к нам проникают?
— Вариантов много. Известен факт, что Чукотка 10—15 тысяч лет назад соединялась сухопутным мостом с Аляской, с Северной Америкой — так называемый Берингийский сухопутный мост. Эта территория была своеобразным рефугиумом, или оазисом, где не было оледенения и где сохранялись очень многие виды и формы. После того, как уровень моря поднялся и Берингийский мост был затоплен, популяции одного вида оказались по разные стороны Берингова пролива. Часть — на Аляске, часть — на Чукотке. Мой любимый пример — водяной лютик Коди (Ranunculus codyanus).
Водяные лютики, или шелковники, обладают невероятным разнообразием форм и способностью к гибридизации. На территории России мы изучаем их довольно давно. Как-то нам в руки попался образец, собранный в районе аэропорта Угольные Копи, в Анадыре. Мы не смогли сразу определить растение, потому что оно было абсолютно не похоже ни на что известное до сих пор.
Позже у нас появилась возможность поработать на Чукотке на территории национального парка «Берингия», и мы внимательно изучали все местообитания, пытались повторить сбор того же лютика в том же месте, но точной этикетки с местом сбора у нас не было. В 2017 году мы искали этот вид в тундрах, подальше от человеческого жилья, но, как выяснилось, его надо искать ближе к морю и посёлкам. В итоге мы его нашли. Оказалось, что он совсем не любит тундровые водоёмы, где кислая вода и довольно суровые условия, и предпочитает жить поближе к морю, где, с одной стороны, потеплее, а с другой — вода более богата минеральными солями. В дополнение к находке в Угольных Копях мы собрали это растение в тот сезон ещё в пяти местах и определили его как лютик Коди. К 2023 году на территории Чукотки мы знаем о семи местах произрастания этого вида как вдоль беринговоморского побережья, так и вдоль арктического