В сильную жару деревья так же, как и люди, потеют. К такому выводу пришли австралийские ученые из университета Западного Сиднея, наблюдавшие два года за растениями, пишет Global Change Biology.
Как потеют деревья?
Исследователи поместили 12 эвкалиптов (Eucalyptus parramattensis) в специальные капсулы, внутри которых можно контролировать климат и температуру. Шести растениям создали привычные условия окружающей среды, другим установили повышенную температуру и периодически ее увеличивали на 3 °С. Когда температура в капсуле достигла 43 °С, фотосинтез у деревьев прекратился, а листья начали испарять влагу, чтобы охладиться.
«Если будут перегреваться обширные территории, очевидно, что деревья и леса в их пределах будут поглощать меньше углерода», — предупреждают авторы работы.
Специалисты также выяснили, что деревья, содержащиеся в условиях повышенной температуры, лучше растут. К слову, за два года эксперимента эти эвкалипты выросли до 6 м в высоту, а это на 30% больше, чем обычно.
[myexpertblock ulink=»https://sciencepop.ru/author/dkhomyakov/» uphoto=»https://sciencepop.ru/wp-content/uploads/2018/02/nYOE-eYGbkU.jpg» uname=»Дмитрий Михайлович Хомяков» uabout=»доктор технических наук, кандидат биологических наук, заведующий кафедрой факультета почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова»]
Растения — это пойкилотермные организмы: температура побега (надземной части растения) строго соответствует температуре окружающего атмосферного воздуха, а корневая система (подземная часть растения) принимает температуру почвы. Из-за этого возникает градиент температур. Он необходим для роста и развития растений, имеет важное физиолого-биохимическое значение, определяет устойчивое функционирование организма в условиях изменения внешней среды.
Наличие органов растения, расположенных в двух различных средах, позволяет повышать его устойчивость к стрессам. Например, атмосферную засуху: высокие температуры воздуха и его низкая влажность могут компенсировать наличие запаса доступной влаги в почве. Или, помещая корневую систему в более теплые условия, мы можем нивелировать негативное влияние низких температур атмосферного воздуха вокруг побега.
Обычно реакция зеленого растения на температуру окружающего воздуха описывается известной в экологии колоколообразной кривой. Ее параметры различаются у различных видов, в том числе значения оптимума, минимума и максимума.
В ходе эволюции листья возникли как специализированные органы фотосинтеза, в ходе которого осуществляется превращение энергии солнечного света в энергию органических веществ. Фотосинтетическая активность растения и чистая продуктивность фотосинтеза зависят от гидротермических условий и характеристик светового потока. Свет в основном не является лимитирующим фактором. Урожай и биологическую продуктивность определяют агрометеорологические условия, от которых зависит в итоге коэффициент использования ФАР (аккумуляция энергии фотосинтетической активной радиации в урожае).
У большинства видов растений, живущих на Земле, наиболее интенсивно фотосинтез осуществляется в диапазоне порядка 20 °С — 25 °С. Это параметры его оптимальных значений. Однако мы знаем, что есть различные виды фотосинтеза: традиционный, широко распространенный С-3 и более редкий C-4 фотосинтез, который свойственен растениям, живущим в аридных условиях (сухой климат с высокими температурами воздуха и низкая влажность почвы и воздуха). Эти растения, как правило, имеют высокую фотосинтетическую продуктивность и более устойчивы к негативным изменениям окружающей среды (например, просо, кукуруза, сахарный тростник и др.). Отмечу, что есть еще один вид фотосинтеза, присущий суккулентам.
Устьица, расположенные на зеленом листе, служат для газообмена и транспирации, испарения воды. Она может происходить через кутикулу, но интенсивность этого процесса в 10–20 раз ниже устьичной. Вместе с корневым давлением транспирация обеспечивает постоянный отток воды через корни, стебли и листья из почвы в атмосферу. Она регулирует водный и температурный режимы растения, предотвращает перегрев листьев. Зависит от интенсивности освещения, температуры и влажности воздуха, скорости ветра, содержания воды в растении и иных факторов.
Для определения потребности растения в воде используют транспирационный коэффициент — количество воды (в г), расходуемое на образование 1 г сухого вещества. Зависит от вида растения, климатических и почвенных условий. У проса (С-4 фотосинтез) транспирационный коэффициент около 200–300 г/г, у озимой ржи (С-3 фотосинтез) — 500–800 г/г. Максимальные значения его достигают 1500 г/г.
На величину коэффициента влияют экологические условия. Обычно в оптимальных условиях он минимальный. Эвкалипты — это те растения, у которых этот коэффициент может в значительной степени изменяться в зависимости от окружающей среды.
Эвкалипт (Eucalyptus) — род растений семейства миртовых. Вечнозелёные жёстколистные деревья высотой до 100 м (иногда 150 м), иногда кустарники; живут до 500 лет. Произрастают в лесах, встречаются в саваннах, полупустынях и пустынях. Благодаря быстрому росту, ценной древесине, способности осушать болота и закреплять почву, их культивируют почти во всех странах субтропиков и тропиков.
Эвкалипт как раз относится к растениям, очень приспособленным к условиям жизни в переменном увлажнении, в экстремальных условиях и в том числе увлажнении сверх нормы или в условиях засухи. Насчитывают более 800 видов этих растений, география распространения на Земле обширна. Даже в России выделяют до 20 их видов.
Механизмы адаптации традиционно больше изучали в животном мире и для микроорганизмов. Хорошо, что ученые стали уделять внимание прогнозированию реакции фитоценозов на условия изменения окружающей среды и климата.
Сейчас необходимо продолжать исследования, не все так однозначно в этой информации из Австралии. Нет подробного описания условий проведения эксперимента в части почвенного субстрата и условий содержания корневой системы растений. Тем не менее как факт результат наблюдения заслуживает внимания.
[/myexpertblock]