Исследователи изучили суточный ритм деревьев с помощью лазерных сканеров
Большинство живых организмов адаптируют своё поведение к ритму дня и ночи. Растения — не исключение: цветы раскрываются утром, а некоторые листья деревьев закрываются на ночь. Исследования суточного цикла растений ведутся давно: Линней наблюдал, как цветы в тёмном подвале продолжают открываться и закрываться, а Дарвин записывал ночное движение листьев и стеблей и называл это «сном». Однако до сих пор такие исследования проводились только на небольших растениях в горшках, и не было известно, спят ли деревья. Теперь международная команда исследователей из Австрии, Финляндии и Венгрии измерила «сонное» движение взрослых деревьев, используя временные ряды облаков точек лазерного сканирования, состоящих из миллионов точек каждое.
Деревья опускают ветви ночью
«Наши результаты показывают, что всё дерево поникает в течение ночи, что видно по изменению положения листьев и ветвей», — говорит Ээту Путтонен (Финский институт геопространственных исследований). «Изменения не слишком велики — до 10 см для деревьев высотой около 5 метров, но они были систематическими и хорошо укладывались в точность наших приборов».
Чтобы исключить влияние погоды и местоположения, эксперимент был проведён дважды на двух разных деревьях. Первое дерево обследовали в Финляндии, второе — в Австрии. Оба теста проводились близко к солнечному равноденствию, в спокойных условиях без ветра и конденсата. Было показано, что листья и ветви постепенно поникают, достигая самого низкого положения за пару часов до рассвета. Утром деревья возвращались в исходное положение в течение нескольких часов. Пока неясно, «будит» ли их солнце или их собственный внутренний ритм.
«На молекулярном уровне научная область хронобиологии хорошо развита, и особенно extensively изучен генетический фон суточной периодичности растений», — объясняет Андраш Злински (Центр экологических исследований Венгерской академии наук). «Движение растений всегда тесно связано с водным балансом отдельных клеток, на который влияет доступность света через фотосинтез. Но изменения формы растения трудно задокументировать даже для небольших трав, так как классическая фотография использует видимый свет, который interferes с движением во время сна».
Лазерный сканер обеспечивает минимальное беспокойство растения. Сканеры используют инфракрасный свет, который отражается листьями. Отдельные точки на растении освещаются лишь на доли секунды. С помощью этой техники лазерного сканирования полноразмерное дерево можно автоматически отобразить за несколько минут с разрешением менее сантиметра.
«Мы считаем, что облака точек лазерного сканирования позволят нам глубже понять модели сна растений и расширить область наших измерений с отдельных растений на большие территории, такие как сады или лесные участки», — говорит Норберт Пфайфер (Венский технический университет).
«Следующим шагом будет многократный сбор облаков точек деревьев и сравнение результатов с измерениями водопользования в течение дня и ночи», — говорит Ээту Путтонен. «Это даст нам лучшее понимание суточного водопользования деревьев и их влияния на местный или региональный климат».