Компромиссы в гидравлических и механических признаках растений китайской саванны

В тропических сухих лесах и саваннах сосуществуют вечнозеленые и листопадные виды. Ранее было показано, что они демонстрируют различные стратегии засухоустойчивости и гидравлической безопасности в условиях продолжительной сезонной засухи. Однако экологические стратегии в отношении гидравлической эффективности и механической прочности (двух основных функций ксилемы древесных растений) для древесных видов китайской саванны с контрастной фенологией листьев изучены недостаточно.

В исследовании, опубликованном в Tree Physiology, ученые из Тропического ботанического сада Сишуанбаньна (XTBG) Китайской академии наук проиллюстрировали гидравлические и биомеханические адаптации вечнозеленых и листопадных видов китайской саванны к долгосрочным сухим и жарким условиям.

Исследователи измерили 14 функциональных признаков ксилемы, связанных с гидравлической эффективностью и биомеханической прочностью, а также минимальный водный потенциал у древесных видов (7 вечнозеленых против 13 листопадных) в экосистеме саванны Юаньцзян на юго-западе Китая.

Они оценили потенциальные различия в гидравлике и биомеханике между вечнозелеными и листопадными видами саванны и выяснили возможные компромиссы и взаимосвязи между гидравлическими и механическими функциями и лежащими в их основе анатомическими признаками.

Было обнаружено четкое расхождение в гидравлической эффективности и механической прочности у видов китайской саванны с контрастной фенологией листьев, что выявило консервативные и приобретательные стратегии жизненного цикла для вечнозеленых и листопадных видов соответственно. Листопадные виды обладали более высокой гидравлической эффективностью ксилемы, тогда как вечнозеленые виды — более высокой механической прочностью.

Кроме того, между гидравлической эффективностью и механической прочностью ксилемы наблюдались компромиссы как между всеми видами, так и внутри групп вечнозеленых и листопадных растений. Эти компромиссы модулировались набором признаков, включая плотность древесины, признаки сосудов и волокон, а также содержание волокон. Гидравлическая эффективность ксилемы в основном определялась диаметром сосудов, в то время как высокие уровни механической прочности ксилемы были связаны с плотностью древесины, нейтрально-детергентным волокном и кислотно-детергентным волокном.

Также было установлено, что парные взаимосвязи между признаками не зависели от филогении. Ни один из гидравлических, механических, анатомических или химических признаков не показал филогенетических сигналов.

«Наше исследование предоставляет новую информацию для понимания гидравлических и биомеханических свойств, а также экологических стратегий видов саванны в долгосрочных сухих и жарких условиях», — сказал Чжан Шубин из XTBG.