Почему деревья плохо спят?

Деревья и другие растения — не пассивные организмы, просто стоящие на месте. Их поведение ночью отличается от дневного. Нобелевская премия по физиологии 2017 года была присуждена за изучение молекулярных механизмов циркадных ритмов у животных и растений.

Новое исследование показывает, что необходимо отслеживать «сон» растений, например, в плодовых садах.

Растениям тоже нужен сон

Хотя у растений нет нервной системы или мышц, с заходом солнца и остановкой фотосинтеза они также переходят в состояние покоя. Их метаболизм меняется. Ранее учёные предполагали, что растения строго следуют 24-часовому ритму, но это не всегда так.

Что происходит, когда растения «спят»?

Ночью растение перераспределяет крахмалы и сахара, чтобы оптимизировать условия для фотосинтеза и производства биомассы на следующий день. Это похоже на то, как человек отдыхает во сне. Тургорное давление в клетках меняется в течение ночи и возвращается к исходной точке к утру, если растение не испытывает стресса или болезни.

Эксперимент с 20 деревьями в Венгрии

Исследователи использовали 3D-лазерное сканирование для измерения небольших движений крон деревьев в теплицах. Было изучено 20 видов, представляющих разные эволюционные линии цветковых растений. Измерения проводились импульсным радаром с интервалом в 30 минут, данные отображались в виде 3D-облака точек.

Многие деревья «спят» беспокойно

Данные выявили различия в ночных движениях крон:

• У одних видов крона поднималась, у других — опускалась.
• У отдельных деревьев (например, оливы и калины) нижняя часть кроны опускалась, а верхняя — поднималась.
• Амплитуда движений варьировалась от чуть более 5 мм (порог фильтрации шума) до 2 см.
• Самое удивительное: у многих деревьев движения имели циклы короче 12 часов — «беспокойный» сон.
• У магнолий наблюдалась наиболее выраженная картина с тремя циклами продолжительностью примерно по 4 часа каждый.

Почему деревья так делают?

Открытие ритмов «сна» у деревьев ново для науки. Причины можно только предполагать:

• Движения, вероятно, связаны с колебаниями тургорного давления в тканях растения.
• Различия между видами не удивительны, учитывая разницу в анатомической структуре и жёсткости.
• Возможно, это скоординированные, тканеспецифичные изменения тургорного давления, которые могут быть частью насосного механизма. Для понимания этих механизмов нужны дальнейшие исследования.

Такой мониторинг движений деревьев может стать экономичным способом оценки их здоровья. Например, в саду можно будет обнаружить недостаток воды или болезнь у дерева ещё до появления видимых симптомов, когда ещё можно принять меры.

Хороший ночной сон важен. Даже для деревьев.