Углеводы помогают растениям пережить засуху
Растения с более высоким уровнем крахмала и сахаров переживают засуху лучше, чем виды с низким уровнем, утверждают учёные.
Исследование, опубликованное в Nature Communications, впервые доказывает, что повышенное количество растворимых сахаров и крахмальных соединений, называемых неструктурными углеводами (NSCs), позволяет растению дольше выживать во время засухи.
Работа была частью масштабного проекта по изучению эффективности природоохранных мер в тропических лесах Борнео и их уязвимости к изменению климата.
Профессор Энди Хектор из Оксфордского университета, руководивший проектом, пояснил: «Мы хотели выяснить, различаются ли виды по уровню NSCs, и если да, означает ли это разницу в их устойчивости к засухе».
Тропические леса Борнео, как и многие другие в Юго-Восточной Азии, сильно пострадали от вырубки. Сейчас экологи пытаются восстановить их с помощью метода обогащающих посадок — высаживания саженцев одного вида на определённой территории.
Хектор объясняет: «Традиционный метод восстановления леса через обогащающие посадки восстанавливает саженцы, но обычно только одного вида деревьев на заданной площади. Лес будет восстановлен до некоторой степени, но мы хотели понять, насколько восстановленный лес будет близок к утраченному и насколько устойчива упрощённая экосистема леса к глобальным изменениям».
«Это похоже на финансовые рынки. Если вы инвестируете только во что-то одно, это может окупиться, но складывать все яйца в одну корзину рискованно при обвале рынка. В пользу диверсификации портфеля инвестиций, которая распределяет риски и должна обеспечить лучшие долгосрочные вложения. То же самое и с инвестициями в виды: можно вложиться в один вид или диверсифицировать, что обеспечит страховку от экстремальных событий и даст большую устойчивость».
Команда Хектора исследовала, сделают ли обогащающие посадки одним видом лес более уязвимым к засухам, которые, согласно прогнозам, станут чаще из-за изменения климата.
Чтобы проверить, влияет ли уровень NSCs на устойчивость к засухе, команда измерила уровень NSCs у десяти распространённых видов тропического леса, а затем выращивала их в контролируемых условиях, не поливая, пока они не погибали.
«По всем десяти видам мы видим, что растения с экспериментально сниженным уровнем NSCs погибали от засухи быстрее, чем с более высоким уровнем», — говорит Хектор.
Однако различия между видами не позволили сделать однозначный вывод, так как за устойчивость могли отвечать и другие факторы.
Чтобы точнее определить роль NSCs, команда манипулировала их уровнем: одни саженцы сначала выращивали в темноте, а затем переносили на свет, а с другой группой поступали наоборот.
Две группы саженцев были схожи во всём, кроме уровня NSCs: у тех, что последний этап росли в темноте, запасы NSCs истощились, а у закончивших рост на свету — пополнились.
«Мы протестировали все десять видов этим методом, выращивая саженцы с помощью техники смены света, а затем подвергая их разрушительной засухе. У каждого отдельного вида растения с истощёнными NSCs погибали быстрее. Это позволяет нам с уверенностью указать на NSCs как на причину устойчивости к засухе», — заявляет Хектор.
Роль NSCs до конца не ясна, хотя предыдущие исследования предполагали, что они могут помогать растениям переживать засуху, предотвращая образование воздушных пробок в ксилеме — системе «труб», по которым вода поступает к листьям.
Хектор предупреждает: «Если при обогащающих посадках используется вид с низким уровнем NSCs, то этот участок леса может оказаться уязвимым к будущим засухам. Мы можем столкнуться с массовой гибелью в случае экстремальной засухи, потеряв все крупные деревья тропического леса, которые являются фундаментальными строительными блоками системы».