Kinas gigantiske synkehull beskytter et truet magnoliatre, men de kan også vikle inn fremtiden

Kjent som de gigantiske synkehullene i Kina tiankings («Heavenly Pit» på kinesisk)Begge hjelper og skader en av regionens mest truede planter på samme tid. De beskytter det sjeldne Magnolia aromatica-treet mot klimaendringer, men de holder også befolkningen isolert, noe som reduserer evnen til å tilpasse seg i fremtiden.En ny studie utført av forskere ved South China Botanical Garden og Guangxi Institute of Botany ved Chinese Academy of Sciences fant at disse dype, skogkledde synkehullene beskytter trær mot stigende temperaturer og tørke. Men synkehull forhindrer også trær i å utveksle gener med andre populasjoner, noe som gjør dem mer sårbare for å miste genetisk mangfold.Funnene, publisert i tidsskriftet Current Biology, viser at denne isolasjonen gradvis reduserer artens evne til å utvikle seg og truer dens langsiktige overlevelse.For å studere de genetiske effektene av å leve inne i disse gigantiske synkehullene, skapte forskere et referansegenom av høy kvalitet for Magnolia aromatica og analyserte DNAet til 112 trær fra 26 populasjoner i det sørvestlige Kina, inkludert trær som vokser både i og utenfor Tiankeng.

Et genetisk paradoks dypt inne i karsten

Magnolia aromatica er et sjeldent eviggrønt tre som vokser i kalksteinslandskapene i provinsene Guangxi, Guizhou og Yunnan. Genetiske studier identifiserte fire distinkte evolusjonære linjer på tvers av området, hvorav to ble funnet primært i Ley Tiankeng-landskapet.Resultatene avslørte et overraskende genetisk mønster. Populasjonene inne i Tiankeng hadde et moderat genetisk mangfold sammenlignet med populasjonene utenfor synkehullet. Imidlertid hadde trær som vokste dypt inne i synkehullet mindre genetisk mangfold og et mye høyere antall skadelige mutasjoner enn nærliggende trær som vokste på overflaten. Hovedårsaken til dette er at isolerte populasjoner har svært liten genstrøm og er sterkt påvirket av genetisk drift.«Tiankengs er ikke bare trygge havn,» sa medforfatter Kang Ming fra South China Botanical Garden. «De gir et stabilt miljø som hjelper truede planter å overleve, men deres lukkede geografi kan også isolere populasjoner og gradvis redusere det genetiske mangfoldet som trengs for fremtidig tilpasning.»

Trives i dyp skygge

Til tross for denne isolasjonen forblir synkehull avgjørende for treets overlevelse på grunn av deres unike klima. Bunnen av Tiankeng er kjølig, fuktig og skyggelagt av bratte klipper.Forskerne fant at treet har tilpasset seg disse dårlige lysforholdene. Gener assosiert med fotosyntese og karbonfiksering var under naturlig utvalg i synkehullspopulasjoner.

Bildeeksperimenter støttet disse funnene. Magnolia aromatica-planter døde raskt i sterkt sollys, men overlevde og vokste godt i 50 % til 90 % skygge, med den dypeste nyansen som vokste best.«Dette er med på å forklare hvorfor Magnolia aromatica kan trives i de kjølige, fuktige skogene ved foten av Tiankeng,» sa førsteforfatter Zhu Jian-Liang. «Arten er sterkt avhengig av skyggefulle miljøer, spesielt i de tidlige utviklingsstadiene.»

Legger til tilfluktsrom for å redde arter

Forskere sier at treets langsiktige fremtid fortsatt er usikker. Ved å kombinere artsfordelingsmodeller, genomiske data og mutasjonsprediksjoner, undersøkte de hvordan klimaendringer kan påvirke arter.Modellen deres viste at fremtidige klimaendringer vil gjøre noen habitater mindre egnede, og etterlate mange populasjoner dårlig tilpasset. Det som er enda mer bekymringsfullt er at skadelige mutasjoner forventes å øke over tid. Dette gradvise tapet av genetisk helse kan forverre de direkte effektene av klimaendringer og ytterligere true artens overlevelse.Studien viser at bare å beskytte isolerte tilfluktssteder ikke er nok til å redde truede arter som står overfor raske miljøendringer. For å forhindre at Magnolia aromatica blir sittende fast i en evolusjonær blindgate, må bevaringsarbeid gå utover å beskytte synkehull.Mens Tiankeng bør beskyttes som et trygt habitat, sier forskere at bevaring også må beskytte nærliggende utenfor populasjoner og naturlige korridorer som lar planter utveksle gener. Å beskytte disse omkringliggende karstlandskapene er viktig for å opprettholde det genetiske mangfoldet som trengs for at arten skal tilpasse seg.«Våre resultater tyder på at bevaring bør beskytte både tilfluktsstedet og dets omkringliggende forbindelser,» sa Kang. «For truede karstplanter kan det å opprettholde genstrøm mellom populasjoner være like viktig som å beskytte de spesialiserte habitatene der de overlever.»

Kinas enorme «skjulte verden»

Det er mer enn 300 kjente Tiankeng i Kina, mer enn noe annet land i verden. De fleste finnes sør-vest i landet, hvor vann sakte har formet kalkstein over millioner av år. Noen tiankenger er så store at de inneholder sine egne skoger, bekker og unike økosystemer under bakken.Forskere har funnet mange sjeldne planter og dyr inne i disse gigantiske synkehullene, inkludert arter som sjelden er sett andre steder. I 2022 oppdaget oppdagelsesreisende en eldgammel skog inne i en gigantisk Tiankeng i Guangxi. Det var trær rundt 40 meter høye i skogen og tette planter på bakken. Oppdagelsen avslørte at noen synkehull fortsatt kan være hjemsted for planter og dyr som forskerne ennå ikke har studert eller til og med oppdaget.Forskere sier at disse skjulte økosystemene er verdifulle fordi de hjelper oss å forstå hvordan planter og dyr overlever på forskjellige steder. De gir også ledetråder om hvordan arter kan takle klimaendringer og hjelper forskere med å utvikle bedre måter å beskytte naturen på i fremtiden.

Næringsrikt miljø i synkehull?

En annen grunn til at planter overlever inne i Tiankengs er det næringsrike miljøet. Tidligere forskning hadde funnet ut at jorda under disse gigantiske synkehullene inneholdt høyere mengder livsviktige næringsstoffer som nitrogen, fosfor, kalsium, magnesium og kalium enn det omkringliggende landskapet. Som et resultat absorberer planter disse næringsstoffene lettere, noe som får dem til å vokse raskere og høyere til tross for at de mottar veldig lite sollys. Forskere fant også at planter inne i Tiankeng inneholder mindre karbon enn planter som vokser på overflaten fordi de kjølige, fuktige forholdene reduserer vanntapet, noe som betyr at de ikke trenger så mye karbonrikt vev for å overleve. Disse næringsrike forholdene bidrar til å skape noen av de sunneste og mest produktive plantesamfunnene i Kinas karstlandskap.