Gran og furu overlevde siste istid i Norge ???
Mari Mette Tollefsrud, Norsk institutt for skog og landskap
Svendsen et al., 2004
Quat. Sci. Rev.
Tidligere klimaendringer har dramatisk påvirket utbredelsen til arter og deres genetiske mønstre
Bhagwat & Willis 2008 (Journal of Biogeography)
Gjengse oppfatningen er at trærne kommer sørfra, men sannsynligvis har det vært forekomster av mange arter relativt nær opptil iskappa.
Modell over isens utbredelse viser isfrie områder langs Atlanterhavskysten.
Rekonstruksjonen er basert på en mengde gamle og nye referanser.
(Parducci et al. 2012; Science).
Innvandringshistorien
til gran (Picea abies)
Innvandringshistorien til gran i følge pollen fossiler
Interpolert fossilt pollenkart for gran. Tollefsrud et al. 2008. Utgangspunktet for dataene er Latalowa & van der Knaap fra 2006. Fargeskalaen viser år (1000) får nåtid Hva sier disse pollen fossilene oss?
• Grana kommer østfra
• Noen tidlige forekomster i Skandinavia
• En seinere massiv innvandring
Paus et al. 2011; gran og furu på Dovre i senglasial.
Innvandringshistorien til gran i følge makro‐ og megafossiler
Blant annet en rekke arbeider fra Leif Kullman, Umeå, Sverige
Åreskutan, to svært gamle funn
• Makrofossiler, tidligste forekomster
• Svært tidlige forekomster av gran langs den Skandinaviske fjellkjeden.
• Kullman framsatte hypotesen om at grana har kommet vestfra, han har foreslått Andøya.
• På Andøya finner Kullman en 16 900 år gammel megafossil av bjørk.
Kart fra Ruth Tehürne‐
Berson, Phd avhandling
Innvandringshistorien til gran i følge DNA undersøkelser
Kloroplaster
• Mitokondrie DNA – hos gran nedarvet fra mor og spredt med frø
– hos planter har mitokondrie DNA en svært lav evolusjonsrate
– geografisk strukturert variasjon i mitokondrie DNA –
kan bety at populasjoner har vært lenge adskilt.
– perfekt å bruke for å spore historiske hendelser!
Kapittel 1 ‐ DNA historien
Mitokondrie DNA varianter ‐ geografisk struktur – spredningsveier fra øst til vest
Tollefsrud et al. 2008, Molecular ecology
Refugium og spredningsveier
Alle genetiske varianter finnes i de eldste områdene. Et stort refugium på de russiske sletter.
Flere innvandringsveier til Skandinavia; en nordvestlig og en sørvestlig over Østersjøen
Bakgrunnsfargen på kartet illustrerer alderen på populasjonene
Kapittel 2 ‐ DNA historien
• Kjerne DNA
– Vi har brukt mange markører, bedre representasjon av genomet
– Nedarvet fra både mor og far og spredt med både pollen og frø ‐ gir utfyllende informasjon Geografisk struktur; kjerne DNA
Flere genetiske grupper,
men lav differensiering mellom gruppene
Reanalyse av resultatene i Tollefsrud et al. 2009, Heredity
Kapittel 3 ‐ DNA historien
• Leter etter variasjon også andre steder i mitokondrie genomet
• Finner variasjon som viser et nytt mønster.
• To varianter, den blå er spesiell for Skandinavia!
• Finner også den «blå» varianten i 10 300 år gamle sedimenter fra Trøndelag, og i 6300 år gamle pollen korn. – Beregninger viser at det tar ca. 500 generasjoner for en mitokondrievariant å bli fiksert i en populasjon.
Sedimentprøver, Trøndelag
Laura Parducci har tatt bilder fra feltarbeid i Trøndelag sammen med Keith Bennet
• For videre å teste hvor lenge grana har vært her, så man etter «ancient DNA» i bunnsjøsedimenter fra Andøya
Foto: Torbjørn Alm
Foto: Inger G. Alsos
Furu og gran DNA i henholdsvis 22 000 og 17 700 år gamle sedimenter fra
Andøya
Parducci et al. 2012, Science
Hypotesen om at gran og furu har overlevd istiden i Norge er definitivt styrket!
• Paradigmeskifte?
Når man rokker ved vedtatte sannheter blir det diskusjon!
• Var det klima for gran og furu så tidlig på Andøya?
• Kommer virkelig gran og furu DNAet som man finner i Andøya sedimentene fra trær som vokste der?
• Kan den blå varianten ha kommet fra andre steder? – Nordsjøkontinetet som sank i havet for ca 8‐6000 år siden?
Genetiske studier av furu har ikke avslørt unike genetiske varianter i Skandinavia så langt
Videre genetiske studier av gran – flere refugier i Skandinavia??
Hva slags betydning har disse resultatene? • Trær overlevde ikke bare i sørlige refugier under siste istid.
• Pollenprofilene forteller ikke hele historien.
• Vi identifisert viktige nordlige utposter av gran reint genetisk. Hva med andre arter?
Foto: Terje Birkeland, 2006
Hva slags betydning har disse resultatene? • Man kan tenke seg at «istidsgrana» har spesielle egenskaper knyttet til klimatilpasning, for eksempel herdighet, frost‐toleranse, tørketoleranse, dette er egenskaper som er svært viktig å undersøke i forhold til klimaendringer. Verdifulle genetiske ressurser! • FOREDLING!
• Hva er granas naturlige utbredelse? Må se på det i et dynamisk og langt tidsperspektiv.
Foto: Terje Birkeland, 2006