Desiccation tolerance of bryophytes and lichens under changing climate conditions
Laen...
Kuupäev
2026
Kättesaadavus
Autorid
Ajakirja pealkiri
Ajakirja ISSN
Köite pealkiri
Kirjastaja
Estonian University of Life Sciences
Abstrakt
ABSTRACT. Intracellular water is essential for the metabolism of all living organisms, including photosynthesis and respiration. Loss of water usually causes severe cellular damage or leads to the death of the organism. Bryophytes and lichens are among the few organisms that can tolerate complete desiccation and resume their biological activity once rehydrated. However, desiccation tolerance varies widely between species, and our understanding of how this trait adapts to different climate conditions remains limited. As a result, bryophytes and lichens are often excluded from climate and vegetation prediction models, which complicates the assessment of environmental changes in areas where bryophytes and lichens dominate the vegetation.
The doctoral thesis investigates the physiological responses of bryophytes and lichens to desiccation-rehydration cycles, and how these responses depend on environmental conditions. The work evaluates experimental methodologies and analyses changes in photosynthesis, carbon balance, chlorophyll fluorescence, and emissions of volatile organic compounds. The results show that existing protocols are inconsistent, and that assessing desiccation tolerance requires a broader taxonomic and ecological range of species. Harmonizing methods for measuring molecular, cellular, and physiological traits is important to compare results and predict how communities will respond to environmental change.
The study tested a gas exchange system designed and built by the research group, which allows real time monitoring of physiological changes during desiccation and rehydration cycles using a novel in chamber humidification system. The system improved the ability to monitor recovery and allowed physiological measurements to be linked with emissions of volatile compounds. The improved methodology was also used to examine how long term exposure to elevated carbon dioxide (CO₂) affects desiccation tolerance in mosses. Although photosynthesis increased temporarily, the effect did not persist, and by the end of the year desiccation tolerance had declined in all four bryophyte species studied.
Overall, the thesis provides an overview of the-state-of-the-art of desiccation tolerance in bryophytes, presents an improved measurement method, and highlights the importance of standardization and multi species studies for understanding the impacts of climate change.
LÜHIKOKKUVÕTE. Rakusisene vesi on hädavajalik organismide ainevahetuseks, sealhulgas fotosünteesiks ja hingamiseks ning vee kadu üldjuhul põhjustab tõsiseid rakukahjustusi või organismi surma. Samblad ja samblikud on ühed vähestest, kes taluvad täielikku läbikuivamist ja taastavad elutegevuse taasmärgumisel, kuid liikide kuivamiskindlus varieerub ning teadmised selle kohanemisest kliimatingimustes on piiratud. Seetõttu puuduvad need rühmad sageli kliima- ja taimestikuennustusmudelites, mis raskendab keskkonnamuutuste hindamist piirkondades, kus samblad ja samblikud taimestikus domineerivad. Doktoritöö uurib sammalde ja samblike füsioloogilist vastust kuivamis taasniisutumistsüklile ning selle sõltuvust keskkonnatingimustest. Hinnatakse katsemetoodikaid ja analüüsitakse fotosünteesi, süsinikubilansi, klorofülli fluorestsentsi ja lenduvate orgaaniliste ühendite emissioonide muutusi. Selgus, et olemasolevad protokollid on ebaühtlased ning kuivamiskindluse hindamiseks on vaja laiendada taksonoomilist ja ökoloogilist haaret. Molekulaarsete, rakusiseste ja füsioloogiliste tunnuste mõõtmismeetodite ühtlustamine on oluline, et tulemusi saaks võrrelda ja prognoosida koosluste tundlikkust keskkonnamuutustele. Töös testiti töörühmas disainitud ja ehitatud gaasivahetussüsteemi, mis võimaldab reaalajas jälgida füsioloogilisi muutusi kuivamise ja taasmärgumise tsükli jooksul, kasutades selleks uudset kambrisisest niisutusüsteemi. Süsteem parandas taastumise jälgitavust ning võimaldas siduda mõõtmisi lenduvate ühendite emissiooniga. Täiustatud metoodikat kasutati ka pikaajalise kõrgendatud CO₂ mõju hindamiseks sammalde kuivamiskindlusele. Leiti, et fotosüntees küll ajutiselt suurenes, kuid efekt ei püsinud ning uuritud nelja sambla liigi kuivamiskindlus vähenes aasta lõpuks. Kokkuvõttes annab töö ülevaate sammalde kuivamiskindluse uurimise hetkeseisust, pakub välja täiustatud mõõtmismeetodi ning rõhutab standardiseerimise ja mitmeliigiliste uuringute tähtsust kliimamuutuste mõistmisel.
LÜHIKOKKUVÕTE. Rakusisene vesi on hädavajalik organismide ainevahetuseks, sealhulgas fotosünteesiks ja hingamiseks ning vee kadu üldjuhul põhjustab tõsiseid rakukahjustusi või organismi surma. Samblad ja samblikud on ühed vähestest, kes taluvad täielikku läbikuivamist ja taastavad elutegevuse taasmärgumisel, kuid liikide kuivamiskindlus varieerub ning teadmised selle kohanemisest kliimatingimustes on piiratud. Seetõttu puuduvad need rühmad sageli kliima- ja taimestikuennustusmudelites, mis raskendab keskkonnamuutuste hindamist piirkondades, kus samblad ja samblikud taimestikus domineerivad. Doktoritöö uurib sammalde ja samblike füsioloogilist vastust kuivamis taasniisutumistsüklile ning selle sõltuvust keskkonnatingimustest. Hinnatakse katsemetoodikaid ja analüüsitakse fotosünteesi, süsinikubilansi, klorofülli fluorestsentsi ja lenduvate orgaaniliste ühendite emissioonide muutusi. Selgus, et olemasolevad protokollid on ebaühtlased ning kuivamiskindluse hindamiseks on vaja laiendada taksonoomilist ja ökoloogilist haaret. Molekulaarsete, rakusiseste ja füsioloogiliste tunnuste mõõtmismeetodite ühtlustamine on oluline, et tulemusi saaks võrrelda ja prognoosida koosluste tundlikkust keskkonnamuutustele. Töös testiti töörühmas disainitud ja ehitatud gaasivahetussüsteemi, mis võimaldab reaalajas jälgida füsioloogilisi muutusi kuivamise ja taasmärgumise tsükli jooksul, kasutades selleks uudset kambrisisest niisutusüsteemi. Süsteem parandas taastumise jälgitavust ning võimaldas siduda mõõtmisi lenduvate ühendite emissiooniga. Täiustatud metoodikat kasutati ka pikaajalise kõrgendatud CO₂ mõju hindamiseks sammalde kuivamiskindlusele. Leiti, et fotosüntees küll ajutiselt suurenes, kuid efekt ei püsinud ning uuritud nelja sambla liigi kuivamiskindlus vähenes aasta lõpuks. Kokkuvõttes annab töö ülevaate sammalde kuivamiskindluse uurimise hetkeseisust, pakub välja täiustatud mõõtmismeetodi ning rõhutab standardiseerimise ja mitmeliigiliste uuringute tähtsust kliimamuutuste mõistmisel.
Kirjeldus
Doctoral Thesis in Applied Biology.
Doktoritöö rakendusbioloogia erialal.
Doktoritöö rakendusbioloogia erialal.
Märksõnad
climate change, bryophytes, lichens, dissertations, Green University (thesis is related to EMÜ Green University iniciative’s aims)
Viide
Morales Sánchez, J. Á. (2026). Desiccation tolerance of bryophytes and lichens under changing climate conditions [Estonian University of Life Sciences]. https://doi.org/10.15159/EMU.174