Som alla som har korsat Texas på Interstate 10 kan berätta, är Lone Star State där öst möter väst. För Rice Universitys biolog Tom Miller är den skarpa klyftan mellan östra Texass fuktiga pinjeskogar och västra Texas uttorkade öken också ett levande laboratorium där han och hans elever kan lära sig om gränser som inte finns på kartor.

"Det är en av de skarpaste torrhetsgradienterna på planeten," sa Miller om klimatförändringen från öst till väst Texas. "Och det är en viktig gräns för arter. Många arter som förekommer i östra Nordamerika når sina västligaste gränser i Texas."

Miller, en docent i biovetenskap vid Rice, och hans forskargrupp studerar intervallgränser, osynliga biologiska skiljelinjer mellan var en art kan överleva och var den inte kan. I en värld av förändrat klimat rör sig dessa linjer, och Miller och hans elever vill studera och förstå hur de rör sig och varför.

Millers team studerar gräs och andra arter på åtta åkerplatser längs en 580 mil lång sträcka av I-10 från frodiga Lafayette, Louisiana, till sandiga Sonora, Texas, cirka 170 mil väster om San Antonio. De har påbörjat en första studie i sitt slag för att ta reda på om ett konstigt, uråldrigt äktenskap mellan inhemska Texas-gräs och deras dolda svamppartners skulle kunna positionera växterna för att bättre stå emot torka som förväntas vara mer frekventa och allvarliga p.g.a. klimatförändringar.

"Räckviddsgränser uppstår från stress," sa Miller. "När växter går från mycket våta till mycket torra platser, ökar deras torkstress. Vi förväntar oss att torkstress är en viktig gräns för hur långt västerut många arter kan ta sig, särskilt östliga arter. För ju längre västerut man kommer, större torkastressen.

"Det unika med den här studien är att vi försöker förstå vilken roll mikrober och mikrobiella symbionter spelar för att bestämma växternas räckviddsgränser", sa han.

Gräsarterna i studien är sorter som trivs under kallare månader. Var och en är värd för Epichloë-endofyter, symbiotiska svampar som lever inuti växten. I utbyte mot att de lever ett skyddat liv i sina värdar, förser svamparna växterna med alkaloidkemikalier som tidigare studier har visat både förbättrar torktolerans och motverkar predation genom att göra gräsätande djur sjuka.

I sina experiment tar Miller och hans elever bort svamppartnern från vissa gräs och lämnar den i andra. På varje fältplats odlas partner och opartner plantor i tomter nära varandra, och skillnaden mellan dem avslöjar effekterna av svampen.

"Vi kommer att plantera på alla dessa platser från Louisiana till västra Texas, och vi kommer att jämföra hur viktig den mikrobiella effekten är när gräset går från öst till väst och deras torkastress ökar", sa han. "Det kommer att tillåta oss att bygga modeller som kommer att berätta vilken roll mikroberna spelar för att generera räckviddsgränser och eventuellt utöka räckviddsgränserna.

"Det är nytt," sa Miller. "Vad jag vet kommer detta att vara den första studien som gör det."

Den globala uppvärmningen höjer redan temperaturen i Texas och en rapport från 2021 från Texas State Climatologist's office förutspår att antalet 100-gradersdagar varje sommar nästan kommer att fördubblas till 2036 jämfört med det genomsnittliga antalet sådana dagar från 2001-2020.

Områden av växter och djur kommer att skifta som svar, och den våt-torra gradienten som har definierat centrala Texas i århundraden kan förändras när torkan blir vanligare och mer intensiv. Man kan lätt föreställa sig torka-toleranta och tork-intoleranta växter som marscherar direkt tillsammans med ett sådant skifte, följt av alla insekter och djur som är beroende av dem. Men den verkliga världen är mycket mer komplex, sa Miller. Även små variationer i genomsnittlig nederbörd, markfuktighet och många andra faktorer kan pressa balansen på ett eller annat sätt.

"För växter är det också frågan om de kan byta till ett nytt sortiment," sa han. "De flesta förlitar sig på antingen vinden eller djuren för att bära sina frön till nya platser, och klimatförändringarna kan påverka båda, vilket gör intervallförskjutningar omöjliga för vissa växter."

Bättre förståelse för det fördelaktiga förhållandet mellan inhemska Texas-gräs och deras mikrobiella partner kommer att låsa upp bitar av det räckviddsskiftande pusslet som idag är dolda för ekologer, naturvårdsbiologer och andra som spårar artområden, sa Miller.

"Sätten som klimatkartor på geografi förändras redan och kommer att fortsätta att förändras," sa Miller. "Vad betyder dessa mikrobiella associationer för hur arter kommer att förändras som svar på klimatförändringar? Kommer mikrober att underlätta expansion till nya livsmiljöer? Kan de potentiellt hämma expansion till andra livsmiljöer?"

"Mikrobiella föreningar är ett dolt lager i detta storskaliga biogeografiska problem, och vi vill låsa upp det lagret och informera denna större diskussion om hur växter och djur i Texas kommer att reagera på klimatförändringar," avslutade Miller. + Utforska vidare

Torkaexponeringshistorik förbättrar återhämtningen av gräsmarkssamhällen från efterföljande torka