Почему растения стали получать азот из воздуха

Азот — один из основных элементов, образующих белки, и необходим всем живым существам. В то время как мы получаем азот из пищи, растения преимущественно поглощают его из почвы. Однако не все грунты одинаково богаты минералами: на планете много мест с неблагоприятными условиями, где в содержание азота в почвах очень низкое. В то же время азот составляет 78% атмосферного воздуха. Чтобы этот азот стал доступен для растений, они прибегают к помощью азотфиксирующих бактерий, которые селятся у них на корнях. Больше всего этот симбиоз выражен у бобовых, которые часто используют для улучшения качества почвы. Впрочем, существуют и другие примеры — ольха ромболистная, лох узколистный, цеанотус американский и другие.

Поскольку такой механизм получения азота довольно специфичен, ученые предположили, что он заточен под определенные внешние условия среды. Чтобы проверить это, исследователи из Музея естественной истории Флориды, Университета штата Луизиана и Университета штата Миссисипи собрали данные о растительных видах из 40 разных местообитаний на территории Северной Америки.

Внимание ученых привлек видовой состав азотфиксирующих растений, который отличался в зависимости от условий. По наблюдениям, в засушливых районах, независимо от самого содержания азота, преимущество было у местных азотфиксирующих растений, а не у видов, завезенных из других стран. Главным образом это были засухоустойчивые виды, произрастающие в степях и пустынях. Иными словами, больше всего видов, способных улавливать атмосферный азот, представлено среди растений засушливых мест.

Предполагается, что сегодняшнее разнообразие азотфиксирующих видов — результат климатических изменений прошлого. Растения научились получать азот из атмосферы еще в меловом периоде (140-66 млн лет назад), но постепенно климат Земли становился холоднее и суше. Это привело к образованию обширных степей и пустынь. Многие виды вымерли, не сумев приспособиться к меняющимся условиям, но те, кто мог с помощью других организмов получать атмосферный азот, воспользовались этим преимуществом и стали процветать, дифференцируясь в новые виды. Сегодня климат, наоборот, становится более теплым и влажным, в связи с чем этим растениям требуется особое внимание.