Деревья "помнят" времена обилия и нехватки воды

Иногда трудности делают деревья крепче: как показали немецкие ученые в статье, опубликованной в журнале Plant Biology, ели, пережившие продолжительные засухи, становятся более устойчивыми к будущим засухам благодаря способности адаптировать форму кроны для экономии влаги. Но в противоположность этому, деревья, привыкшие к влажным условиям, могут пострадать сильнее при неожиданной засухе. Так, например, у сосен в Швейцарии иголки адаптируются к влажному климату, что, по данным другого исследования, делает их более уязвимыми в засушливые периоды.

В целом полученные данные показывают, что деревья способны "запоминать" как периоды достатка, так и нехватки ресурсов. Как показало исследование елей, пережитый дефицит влаги может сыграть положительную роль, повышая устойчивость деревьев к засухе в будущем – что обнадеживает на фоне глобального потепления.

Чтобы глубже изучить, как засуха влияет на деревья, исследователи из Мюнхенского технического университета в 2014 году провели эксперимент. Они установили пластиковые навесы над примерно половиной из 100 деревьев норвежской ели (Picea abies) и европейского бука (Fagus sylvatica), чтобы изолировать их от летних дождей и создать условия пятилетней засухи. Остальные деревья продолжали получать естественные осадки. Хотя норвежская ель, известная своей чувствительностью к засухе, не погибла, ее внешний вид значительно изменился. Весной у деревьев, подвергшихся засухе, появились гораздо более короткие побеги и иголки по сравнению с деревьями, получавшими достаточное количество влаги.

В сочетании с естественным опадением старых иголок это привело к тому, что деревья потеряли около 60% своей хвойной массы, сделав их крону менее густой. Настоящая проверка наступила в 2022 году, когда произошел внезапный засушливый период – спустя три года после завершения эксперимента.

Это подтверждают детальные замеры хвои: у деревьев, переживших засуху, сохранялись меньшие по размеру иголки и сокращенная листовая масса, что делало их менее уязвимыми к физиологическому стрессу.

В прошлом году ученые обнаружили еще один механизм "памяти" у деревьев в рамках продолжающегося эксперимента в лесу шотландской сосны (Pinus sylvestris), расположенном в одном из самых засушливых районов швейцарских Альп. С 2003 года часть из примерно 900 деревьев получала естественное количество влаги, в то время как остальные поливались дождевателями, что фактически удваивало летние осадки. Однако в 2013 году полив прекратили для половины ранее орошаемых деревьев, неожиданно подвергнув их засухе.

Анализ 47 микроскопических анатомических характеристик хвои и веток с помощью рентгеновской микроскопии показал, что у деревьев, ранее получавших дополнительный полив, признаки водного стресса были выражены сильнее, чем у тех, которые все время росли в засушливых условиях. Кроме того, у хвои этих сосен оказалось меньше фотосинтетической ткани – это, вероятно, ограничивало их способность запасать энергию, необходимую для выживания при сильной засухе. Вместо этого растения перераспределяли ресурсы в пользу структур, ответственных за сохранение влаги и защитные функции.

Хотя исследования деревьев продолжаются, проекты дают представление о том, почему деревья, выросшие в условиях изобилия влаги, по всему миру массово гибнут, когда сталкиваются с неожиданной засухой.