Как лес справляется с летней жарой
Между апрелем и августом этого года Швейцария и Центральная Европа пережили самый засушливый летний сезон с 1864 года. Лес особенно страдает от этой засухи: уже в августе деревья начали буреть. Новое исследование Базельского университета показывает, что местные лесные деревья справляются с засухой гораздо лучше, чем предполагалось ранее. Однако рано давать отбой, поскольку стабильно более теплый и сухой климат все еще может подвергнуть наши леса риску.
Деревья зависят от фотосинтеза для производства сахара. Для этого они поглощают углекислый газ (CO2) через устьица на листьях. В этом процессе испаряется большое количество воды — взрослые буки могут терять до 400 литров в день.
Эта вода должна ежедневно восполняться из почвы и транспортироваться от корней к листьям по сосудам в стволе. Для транспортировки требуется низкое давление, создаваемое потерей воды в листьях.
Высыхание или голодание
Когда почва высыхает, низкое давление в растении падает еще больше. Если оно становится слишком низким, проводящие пути могут получить повреждения, вода перестанет достигать листьев, и дерево начнет высыхать.
Однако деревья могут предотвратить высыхание, закрывая устьица при нехватке воды. Это снижает потерю воды и избегает экстремально низкого давления в проводящих путях.
Но закрытие устьиц имеет свою цену: скорость фотосинтеза снижается. Если устьица остаются закрытыми долго, дерево больше не может производить сахара и рискует голоданием. Считалось, что во время экстремальной засухи деревья подвергаются риску либо высыхания, либо голодания. Достоверные данные по этому важному явлению до сих пор отсутствовали.
Деревья физиологически хорошо подготовлены
Исследователи из Базельского университета смогли показать, что самые важные местные виды деревьев удивительно хорошо подготовлены к экстремальной засухе. Их выводы основаны на трехлетнем исследовании, включая 2015 год, который также был отмечен чрезвычайно жарким и сухим летом. Закрывая устьица, деревья предотвращают повреждения проводящих путей и избегают риска высыхания. Исследователи не обнаружили свидетельств того, что длительное закрытие устьиц приводит к сокращению запасов сахара у деревьев.
На основе своих исследований ученые пришли к выводу, что деревья физиологически удивительно хорошо приспособлены, чтобы пережить экстремальные засухи, подобные 2015 году, с помощью эффективного закрытия устьиц и адекватного хранения сахаров. Первоначальные данные по волне жары 2018 года подтверждают эти результаты.
Контролируемый биологический процесс
Но почему же лес желтеет уже в начале августа, если наши деревья хорошо подготовлены к засухе? «Преждевременный листопад — это еще одна мера безопасности для защиты деревьев от высыхания. Это контролируемый биологический процесс, и на данный момент он не вызывает тревоги», — заявляет руководитель исследования профессор Ансгар Камен с факультета наук об окружающей среде Базельского университета.
«Хотя коричневые листья больше не способны осуществлять фотосинтез, запасы сахара к этому времени года уже довольно полны, поэтому дерево должно быть способно пережить зиму», — объясняет ученый.
Однако решающее значение имеет то, чтобы почки пережили засуху без повреждений. «Почки уже заложены, чтобы дать новые листья в следующем году. Узнаем мы об этом только следующей весной».
Слишком рано давать отбой
Несмотря на замечательную способность деревьев пережить период засухи, исследователи не дают отбоя. Хотя наши деревья, очевидно, хорошо приспособлены, чтобы справляться с единичными событиями, такими как жаркое лето 2015 или 2018 года, остается неясным, достаточны ли их защитные механизмы, чтобы выдержать непрерывное увеличение числа периодов жары и засухи.
Исследователи также отмечают, что хотя деревья могут физиологически сопротивляться засухе в течение одного года, они могут выйти из нее ослабленными и стать, например, восприимчивыми к заражению насекомыми.