Ботаник изучит реакцию деревьев и кустарников на экстремальную засуху

Калифорния переживает четвертый год засухи. Это приводит к массовой гибели деревьев и кустарников быстрее, чем исследователи успевают её оценить. Быстрые изменения растительного покрова уже ведут к потере биоразнообразия, распространению инвазивных видов и формированию новых экосистем с совершенно иными растительными сообществами.

Луис Сантьяго, доцент ботаники и растениеводства Калифорнийского университета в Риверсайде, получил грант в размере $180 000 на два года от Национального научного фонда (NSF) для изучения реакции деревьев и кустарников на экстремальную засуху.

«Нынешняя засуха в Калифорнии — самая сильная за три года в истории штата. Мы знаем, что многие деревья и кустарники погибли. К сожалению, мы до сих пор не можем предсказать, какие виды растений пострадают больше всего, а какие выживут в следующую экстремальную засуху. Сейчас крайне важно связать идентичность выживших с физиологическими механизмами, такими как глубокие корни или специализированные типы листьев и древесины, чтобы в будущем прогнозировать гибель растений».

Ксилема — это транспортная ткань растения, которая перемещает воду от корней к листьям, подобно тому, как артерии и вены перемещают кровь у человека. Однако засуха может вызвать «кавитацию ксилемы» — нарушение водопроводящей системы, которое прекращает подачу воды к листьям и приводит к гибели растения. По словам Сантьяго, механизмы выживания при засухе среди калифорнийских кустарников варьируются: у одних видов глубокие корни, у других — ксилема, очень устойчивая к повреждениям.

«Цель — понять, какие виды погибли во время этой экстремальной засухи, чтобы определить, какая стратегия оказывается выигрышной».

Сантьяго считает, что ключевым фактором являются глубокие корни. Если засуха усугубится в будущем, виды с мелкими корнями окажутся под угрозой локального вымирания, даже если их ксилема устойчива к повреждениям. Это связано с тем, что высокие температуры, вызванные глобальным потеплением, усиливают высыхание почвы.

Место исследования — долина Моронго в Калифорнии, где чапаральные кустарники граничат с пустыней Мохаве. Большинство видов растений существуют здесь на границе своего ареала, что увеличивает угрозу локального вымирания.

«Мы проведем исследование на серии долгосрочных постоянных участков. Мы определим, какие виды понесли тяжелые потери, а какие выжили, и соотнесем это с физиологией каждого вида. У нас уже много данных о физиологических различиях этих видов, и мы хотим изучить, как эти разные стратегии проявили себя за четыре года засухи».

В исследовании, вместе с Сантьяго, примут участие аспиранты и студенты. Будут использованы новые методы с применением стабильных изотопов для измерения глубины корней интактных растений, что может привести к новым открытиям.

«Предстоящий феномен Эль-Ниньо, который, как ожидается, принесет в Калифорнию обильные дожди в этом году, дает беспрецедентную возможность идентифицировать выжившие растения, потому что многие виды теряют листья во время засухи, и бывает трудно отличить живые растения от мертвых. Если дожди придут, как прогнозируется, можно быть уверенным, что каждое выжившее дерево и кустарник выпустят листья, чтобы использовать этот ресурс. Засуха была долгой».