fbpx
Климат и екологияЛюбопитноНаука

Няма да остане и спомен: Как паметта на дърветата им помага да оцелеят при изменението на климата

Растенията запазват спомен за условията, в които са родени и отгледани, и това се отразява на тяхното оцеляване.

Какво ще се случи с горите, когато климатът на планетата стане още по-топъл и по-сух? През последните 25 години все повече дървета по света умират от последиците от изменението на климата. В Африка, Азия, Америка, Европа жегата убива растения, които са оцелели от векове.

Те растат от хиляди години в климат, който е по-влажен в сравнение с последните 20 години. В неотдавнашно изследване учени, изучаващи динамиката на живота на растенията, са открили, че дърветата помнят времената, когато водата е била в изобилие, и че паметта продължава да влияе върху растежа им за години напред. Изследването е обнадеждаващо: младите дървета, които са преживели малко валежи, са оформили структурата си, отчитайки липсата на вода и следователно може да са по-добре приспособени за оцеляване в условия на продължителна суша.

Изследването се основава на почти две десетилетия изучаване на гори в безводната долина на Рона в швейцарските Алпи, където през 90-те години на миналия век била забелязана повишена смъртност на дърветата– белите столетни борове умирали. Учените се чудели дали това обезлесяване е свързано със сушата или с други климатични фактори.

За да изяснят това, изследователи от Швейцарския федерален институт за изследване на горите, снега и ландшафта са разработили специален екологичен експеримент. Те започнали да напояват зряла гора, удвоявайки количеството на валежите през лятото и сравнявайки как живеят тези дървета, които имат достатъчно вода в сравнение с тези, които постоянно изпитват недостиг на влага. Експериментът показал, че в напояваните райони дърветата оцеляват. След 17 години напояване екипът от учени установил, че напояването не само помага на дърветата да оцелеят в сухи времена, но също така увеличава скоростта им на растеж.

Помнят ли горите?

Дърветата, които изпитват въздействието на засушаването, променят своите листа, дървесина и корени, за да се адаптират към продължителни неблагоприятни условия. Дървесината на такова дърво може да има по-дребни клетки, а корените му да са по-големи в сравнение с общата площ на листата. Тези структурни промени се запазват след края на сушата и продължават да влияят върху растежа на дървото и способността му да понася стрес в продължение на много години. Този ефект не е нищо повече от екологичен спомен за миналото на дърветата и горите.

Знаейки, че дърветата запазват спомени за минали сухи периоди, учените се заинтересували дали те също така могат да демонстрират структурни промени в отговор на влажното минало.

Единадесет години след началото на напояването на горите в долината на река Рона учените спрели да поливат половината от напояваната площ, за да видят как ще реагират дърветата. Десет години по-късно станало ясно дали те помнят по-добрите времена.

Листа на рентген

През март 2023 г. учените Алана Чин и Маркус Шауб осъществили експедиция в природния парк Пфинвалд, за да съберат проби от свежи клони и листа и да проучат признаците на памет от миналото.

В гористата местност, използвайки специални кули , за да достигнат горната част на короната на дърветата, те събрали нови клони и листа от дърветата, които никога преди не са били напоявани изкуствено; от тези, които били поливани щедро всяко лято от 2003 г. насам и от дървета, които не получавали допълнително вода от 2013 г.

Пробите били обработени в лаборатория, която разполагала с рентгенов апарат със свръхвисока разделителна способност. Това позволило да се погледне вътре в листата и клоните, без да се уврежда структурата им. След сканирането учените разполагали с изображения, в които клетъчната структура можела да бъде разгледана с изключителни детайли.

Паметта за водата

Изследователите установили, че листата на дърветата, които са били напоявани в продължение на десет години, се различавали от тези, които са получавали постоянно влага, и от тези, които са расли в условия на суша.

Листата участват във фотосинтезата, което осигурява оцеляването и растежа на дърветата. Вътре в тях учените видели наследството от миналото водно изобилие, изразено в размера, формата и разположението на клетките. Изучавайки този клетъчен сигнал, те открили, че дървета, които някога за период от 10 години са били напоявани, благодарение на структурите, повишаващи производителността, показали всички признаци на хроничен воден стрес – дори повече от дървета, които никога не са били напоявани. Изучавайки анатомията им, учените установили защо тези дървета, които са имали лесен живот през 11-те влажни години, сега растат бавно.

Всяка клетка на листото изисква компромис. Дърветата трябва да балансират инвестициите в бърза фотосинтеза с други процеси, които подпомагат оцеляването на листата. Вместо да изграждат клетките, използвани за събиране на слънчева светлина и доставяне на захар на останалата част от дървото, листата на напояваните дървета показали всички признаци на стрес от сушата, които можели да бъдат измерени.

След като получавали допълнителна вода в продължение на 11 години и след това били лишени от нея, дърветата започнали да произвеждат нови по-малки листа, които били насочени предимно към оцеляване. Листата били предназначени да предпазват дърветата от насекоми и суша и да съхраняват вода. В сравнение с листата на дърветата, които никога не са познавали напояване, тези листа изглеждали така, сякаш се намирали в средата на вековна суша.

Въпреки че този спомен за водата може да изглежда отрицателен, той вероятно някога е помогнал на дърветата да се „научат“ от миналото си, за да оцелеят в променящата се среда. Дърветата, които преди това били обилно напоявани, не знаели, че хората са им изиграли жестока шега. Подобно на дърветата, преживяващи изменението на климата, те нямали начин да знаят, че водата никога няма да се върне.

За дърветата, изпитващи засушаване, възстановяването може да означава достигане на „нова норма“, при която те са готови да оцелеят при следващата суша с по-малки и следователно по-малко уязвими клетки и увеличени енергийни резерви, които да „запазят“ за бъдещето. Те ще имат по-дълбоки корени или по-малко листа, за да се подготвят за нестабилните условия.

Всичко, което не убива

В горите в умерените географски ширини, като тези, изследвани в Швейцария, старите дървета някога са познавали изобилие от вода, но след това условията са се променили поради изменението на климата. Това минало изобилие може да е довело до структурни и епигенетични промени в дърветата, които не са подходящи за днешния по-сух свят. Ако това е вярно, някои от днешните опустошителни глобални събития, свързани със загиването на дърветата може да се дължат отчасти на наследените последствия от изобилието на вода в миналото.

Но в повечето гори в света от умерения пояс сегашната кохорта от млади дървета – тези, които са израснали през последните 15 до 20 години – са успели да се закрепят в условия, които някога са били смятани за хронична суша. Тези млади дървета, които могат да преживеят дълъг сух период, ще се превърнат в горите на бъдещето.

Като цяло, наблюденията на учените в природния парк Пфинвалд дават основание да се надяваме, че младите дървета, които сега заемат мястото си в много гори по света, може да са по-добре подготвени да се справят със света, създаден от хората. Изменението на климата през последните десетилетия ги подготвя за трудни времена, когато няма да има достатъчно влага.

Източник

0 0 votes
Article Rating
Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
oldest
newest most voted
Inline Feedbacks
View all comments

Харесайте ни :-)


This will close in 25 seconds

0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x