Открытие нового типа листьев у секвой

Секвойи — одни из самых изученных деревьев на планете, но их тайны продолжают удивлять учёных. Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе обнаружили, что у секвой два типа листьев с совершенно разными функциями, согласно исследованию в American Journal of Botany. Вместе эти функционально различные листья позволяют самым высоким деревьям в мире процветать как во влажных, так и в сухих районах Калифорнии, не жертвуя водой или питанием.

Разделение труда

• Периферический лист занимается производством пищи для дерева — преобразует солнечный свет в сахар посредством фотосинтеза.
• Осевой лист почти не участвует в фотосинтезе. Его специализация — поглощение воды.

Исследование показало, что крупная секвойя может поглотить до 14 галлонов воды всего за первый час намокания листьев. Это первое исследование, оценивающее поглощение воды всей кроной у большого, зрелого дерева. Поскольку у крупных секвой более 100 миллионов листьев, этот рекорд поглощения, вероятно, трудно побить.

Во влажных лесах фотосинтез может подавляться плёнками воды, покрывающими устьица листьев. Разные типы листьев позволяют секвойям намокать и при этом продолжать фотосинтез. Периферические листья имеют восковое покрытие, которое замедляет поглощение воды, но может помогать им продолжать фотосинтез в течение влажного сезона.

«Я была бы удивлена, если бы так не делали многие хвойные», — сказала ведущий автор Алана Чин, аспирант по экологии. «Сами по себе листья, не предназначенные для фотосинтеза, — это удивительно. Если вы дерево, вы не хотите иметь лист, который не фотосинтезирует, если на то нет очень веской причины».

Смена местоположения

Исследование также показало, что листья могут «менять офис» вдоль дерева в зависимости от того, влажная среда или сухая.

• Во влажном, дождливом северном побережье водопоглощающий тип листьев находится на нижних ветвях, оставляя верхние, более солнечные уровни фотосинтезирующим листьям.
• В более сухой южной части ареала эта динамика меняется на противоположную: «водосборники» располагаются на более высоких уровнях дерева, чтобы в большей степени использовать туман и дождь, которые случаются реже.

Для получения результатов авторы собрали побеги с шести секвой в пяти лесных локациях — от влажного округа Дель-Норте до сухих гор Санта-Крус — и подвергли их экспериментальному воздействию тумана. Они оценили потенциал поглощения воды для семи дополнительных деревьев (включая самое высокое живое дерево), взяли образцы на разной высоте, сравнили анатомию и измерили фотосинтез двух типов листьев, а также разработали физическую причинно-следственную модель для определения признаков листьев, регулирующих скорость поглощения.

Чин особенно рада, что нашла простой и эффективный способ определить способность секвой получать доступ к влаге из тумана. Исследователи могут отслеживать, как и адаптируются ли секвойи к климатическим условиям и более сухому будущему, просто глядя на видимые восковые покрытия двух типов листьев — это можно зафиксировать на камеру смартфона и использовать для гражданской науки.

Выдающийся вид

Секвойи известны своей устойчивостью ко многим природным угрозам и вдохновляют на многочисленные превосходные степени: они одни из самых больших, высоких и старых деревьев на планете. У них богатая танинами сердцевина, огнеупорная кора и устойчивые к вредителям листья. Это новое открытие — ещё один пример их способности реагировать на условия окружающей среды, такие как засуха и водный стресс.

«Круто то, что они могут процветать при всех этих обстоятельствах и приспосабливаться к разным средам, — сказала Чин. — То, что подобное может происходить прямо у нас под носом у одного из самых изученных видов, — никто из нас не предполагал, что это будет такая история».