Плодовитость деревьев и биологическое старение

Исследователи из INRAE и Университета Дьюка пришли к выводу, что плодовитость деревьев достигает пика или плато, когда они достигают взрослого размера, а затем начинает снижаться. Исследование, опубликованное 17 августа 2021 года в Proceedings of the National Academy of Sciences, охватывает 597 видов с более чем 500 участков в Северной и Южной Америке, Азии, Европе и Африке. Их работа привела к созданию калиброванной модели для точного расчёта долгосрочной плодовитости деревьев.

Семена деревьев жизненно важны для восстановления лесов, которые, в свою очередь, обеспечивают множество экосистемных услуг. Для эффективного управления и сохранения этих ресурсов необходимо знать, вероятно ли снижение плодовитости в течение жизни дерева, и при каком размере или возрасте оно может начаться.

Примерно у 80% изученных видов плодовитость деревьев (физический потенциал к размножению) достигала пика или плато по мере достижения деревом взрослого размера, а затем снижалась. Это снижение, наблюдаемое у крупных деревьев, согласуется с их физиологическим упадком и, таким образом, предоставляет дополнительные доказательства старения деревьев.

Оставшиеся 20% видов, вероятно, также испытывают снижение плодовитости после определённого размера, но данных по самым крупным деревьям мало.

Расчёт долгосрочной плодовитости деревьев: глобальная задача

Регулярная замена плодовых культур до снижения их урожайности и сложность мониторинга производства семян у дикорастущих деревьев ограничивают доступные данные о семенной продуктивности на поздних стадиях развития вида. До сих пор учёным приходилось экстраполировать данные о производстве семян старыми деревьями на основе наблюдений за их более ранними стадиями. Однако деревья не обязательно производят регулярное количество семян каждый год, независимо от их размера и возраста, иногда с огромными вариациями от года к году и от дерева к дереву. Таким образом, использование наблюдений с более ранних стадий для прогнозирования продуктивности стареющих деревьев может привести к переоценке фактического потенциала дерева. Кроме того, прямое наблюдение или прогнозирование количества производимых семян чрезвычайно сложно.

Более 60 исследователей из 13 стран и территорий (Франция, США, Чили, Италия, Канада, Польша, Испания, Швейцария, Япония, Словения, Германия, Панама и Пуэрто-Рико) синтезировали данные о ежегодном производстве семян и статусе созревания 585 670 отдельных деревьев 597 видов.

Исследование основано на глобальной базе данных сети долгосрочных исследовательских участков Masting Inference and Forecasting (MASTIF), записи которой часто охватывают многие десятилетия и более 500 различных участков в Северной и Южной Америке, Азии, Европе и Африке. Этот обширный массив исходных данных позволил исследователям разработать калиброванную модель, чтобы избежать переоценки и точнее рассчитать долгосрочную плодовитость.