Как кактусы «убегают» под землю от высокой температуры?
В палящую летнюю жару в пустыне Чиуауа на юго-западе Техаса температура воздуха может держаться около 97°F (36°C), в то время как на поверхности почвы она может превышать 158°F (70°C). Сталкиваясь с такими экстремальными температурами, растения должны использовать творческие методы, чтобы не только выжить, но и процветать в этих сложных и потенциально смертельных условиях.
Новая работа доктора Гретхен Норт и коллег, опубликованная в декабрьском выпуске American Journal of Botany, проливает свет на то, как один из обитателей пустыни, кактус Ariocarpus fissuratus, справляется с воздействием высоких температур.
«Один ключевой момент заключается в том, что небольшие пустынные растения, такие как кактус "живой камень", занимают одну из самых горячих сред обитания на Земле — поверхность пустынных почв», — заявила Норт.
Ariocarpus fissuratus получил прозвище «живой камень», потому что сливается с каменистым окружением благодаря своему небольшому росту, который находится на уровне поверхности почвы. Исследователи предположили, что кактус может «убегать» от высоких температур, перемещая большую часть себя ниже поверхности почвы, где прохладнее.
Измеряя изменения глубины растения и анатомии корней, Норт и коллеги установили, что кактус уходит глубже в почву, сокращая свои корни. Но играет ли сокращение корней защитную роль, модулируя температуру?
Чтобы выяснить это, исследователи смоделировали летние пустынные условия, выращивая растения на крыше в Лос-Анджелесе, где температура воздуха превышала 99°F в течение нескольких дней. Все кактусы были выращены в песчаной почве, но у половины поверхность почвы была покрыта камнями, как в их естественной среде обитания. У растений, выращенных в каменистой почве, внутренняя температура стебля была примерно на 7°F ниже, чем у выращенных только в песчаной почве. Хотя это может показаться небольшим снижением, оно оказало значительное влияние на здоровье растений.
В отличие от кактусов, выращенных в песчаной почве, которые все погибли, выращенные в каменистой почве пережили сильную жару. Сокращение корней способствовало снижению внутренней температуры стебля, но только в сочетании с охлаждающим эффектом каменистой поверхности. В песчаной почве наблюдалась обратная картина: кактусы, посаженные выше поверхности, имели немного более низкую температуру стебля, чем те, что были посажены близко к поверхности.
«Даже в каменистой почве экспериментальные растения достигали почти смертельных температур во время летней жары в Лос-Анджелесе», — сказала Норт. «Таким образом, сокращение корней и каменистые микроместообитания могут не обеспечить достаточной защиты, если температура в пустыне значительно повысится из-за глобального потепления».