Около 251 млн лет назад извержения вулканов уничтожили большую часть жизни на Земле. Примерно миллион лет Сибирские траппы на территории России выбрасывали в атмосферу огромные объёмы углекислого газа, вызвав самое масштабное вымирание в истории планеты. Экваториальные температуры резко выросли, суша стала непригодной для многих организмов, а океаны закисли и лишились кислорода.
Пермско-триасовое вымирание, известное как Великое вымирание, привело к исчезновению более 90% морских организмов и 70% наземных видов. Однако в районе современного Китая сохранился участок, где растения, производившие пыльцу, пережили катастрофу и сформировали убежище для уцелевших животных. Исследования показывают, что подобные растительные убежища могли существовать и в других местах, а растения в целом оказались устойчивее многих других организмов.
«Растения действительно иногда обладают большой устойчивостью, потому что не могут перемещаться поодиночке, да и целые популяции не слишком хорошо приспособлены к перемещению», — рассказал Live Science эколог и эволюционный биолог Йоркского университета Крис Томас. По его словам, поэтому у растений появились механизмы, позволяющие переживать неблагоприятные условия на одном месте. В условиях современного потепления и перестройки экосистем именно такие особенности, а также случайность, могут определить, какие виды сохранятся.
Одно из преимуществ растений связано с высокой пластичностью развития. Многие из них способны отращивать новые побеги вместо утраченных, а новые части получают сигналы уже от нынешней среды, а не следуют программам, сформированным в прежних условиях. Например, повторно выросшие побеги каменного дуба (Quercus ilex) лучше переносят засуху, чем ветви, которые не отрастали заново.
Растения также переживают экстремальные события благодаря спящим почкам и семенам. В Южной Африке растения Капской флористической области после пожаров отрастают заново, а семенам многих видов огонь необходим для прорастания; у снежного эвкалипта (Eucalyptus pauciflora) почки защищены толстым слоем изолирующей коры, тогда как крапива (Urtica dioica) сохраняет их под землёй в «банке почек». Почва защищает такие зачатки от жары и холода, позволяя травянистым растениям переживать зиму, а луковичным — скрывать ткани от огня.
Ещё один ресурс устойчивости — семенные банки, где семена могут оставаться в состоянии покоя до улучшения условий. Почти 350 тыс. видов растений образуют семена, содержащие зачаток будущего растения с структурами для формирования листьев и корней. Генетическое разнообразие таких запасов помогает адаптации: исследование 55 популяций алой обезьяньей цветочной культуры (Erythranthe cardinalis) показало, что быстрые эволюционные изменения позволили растениям пережить продолжительную засуху в США и Мексике в 2010–2018 годах, причём по генетическому разнообразию можно было заранее предсказать устойчивость популяции.
Некоторые растения меняют сам способ получения энергии. При фотосинтезе они превращают углекислый газ и воду в сахара и кислород, регулируя поступление углекислого газа через устьица — мелкие поры на поверхности листьев; растения с CAM-фотосинтезом (фотосинтезом по типу кислотного метаболизма толстянковых) закрывают устьица днём, поглощают углекислый газ ночью и используют его для образования сахаров в светлое время. По данным исследования, опубликованного в журнале Nature Ecology & Evolution, древние сосудистые растения — плауновидные — перешли на такой тип фотосинтеза примерно во время пермско-триасового вымирания, что могло помочь им распространиться после катастрофы.
В девяти случаях за последние 150 млн лет цветковые растения удваивали весь геном, получая дополнительные возможности для эволюции и приспособления к переменам. При этом, как отмечают специалисты Live Science, выживание конкретного вида часто зависит от совпадения обстоятельств: растениям нужны подходящие признаки, достаточное генетическое разнообразие и место, где условия окажутся менее разрушительными. Учёные считают, что повысить шансы растений можно, сохраняя крупные и связанные между собой популяции, поскольку изоляция сокращает доступный им набор генетических вариантов для адаптации.