Screw pine — самоорошающийся гигант

Pandanus forsteri, вид пандана (винтовой сосны), эндемичный для острова Лорд-Хау, вырастает выше любого другого дерева на Земле. Чтобы достичь полога леса, эти деревья эволюционировали систему сбора дождевой воды, которая позволяет им поливать самих себя.

Пальмоподобный P. forsteri принадлежит к группе деревьев, заселивших почти все прибрежные местообитания Тихого океана. Панданы используются океанийскими культурами для всего: от рыбалки и приготовления пищи до медицины и религиозных церемоний.

Исследования показывают, что панданы фундаментально отличаются от более привычных деревьев, в том числе тем, как они захватывают воду и растут.

Достигая полога леса

Большинство деревьев образуют концентрические кольца сосудистой ткани по мере взросления, утолщаясь со временем. Это позволяет им расти высокими, сохраняя структурную целостность. Это важнейшее эволюционное новшество, позволившее деревьям колонизировать сушу.

Вместе с пальмами, бамбуком и юккой панданы относятся к группе однодольных, так как их проростки производят один зародышевый лист. Их сосудистая ткань не организована так же. Она образует пучки, расположенные в стебле несколько хаотично. Следовательно, однодольные не способны к настоящему вторичному утолщению, как другие деревья, — и достижение полога становится гораздо более амбициозной задачей.

Полог леса предлагает хорошую жизнь: солнце, обилие птиц, разносящих семена, и удалённость от травоядных с лесной подстилки. У однодольных естественный отбор благоприятствовал изобретательным способам дотянуться до вершины.

Рост по принципу «плати по мере роста»

Пальмы преодолевают ограничения своей физиологии, тратя молодые годы на формирование достаточной толщины сосудистой ткани, чтобы поддержать будущий рост. Как откладывать деньги на пенсию. Тактика пальм с отсроченным вертикальным ростом может быть медленной, но она работает достаточно хорошо, чтобы поднять восковые пальмы Киндио (Ceroxylon quindiuense) — самые высокие однодольные в мире — на 45 метров в облака.

Панданы, с другой стороны, менее терпеливы. В отличие от пальм, они предпочитают метод «плати по мере роста». Они производят ходульные корни, которые отходят от ствола к земле для поддержки по мере созревания кроны. Конечный результат напоминает рожок мороженого на вигваме из ходуль. Странная стратегия, но она работает.

Однако на острове Лорд-Хау произошло нечто замечательное. Изолированный примерно в 600 км от восточного побережья Австралии, один вид пандана эволюционировал в островного гиганта.

Островной синдром

Большинство панданов редко превышают 4–5 метров. Однако деревья Pandanus forsteri регулярно превышают 15 метров. Такие изменения размеров не редкость на изолированных островах. Это часть повторяющегося эволюционного феномена, известного как островной синдром.

Виды на изолированных островах свободны от стрессов континентальной жизни и сходятся к более оптимальной, предковой форме. Крупные континентальные виды превращаются в островных карликов, а мелкие становятся сравнительно гигантскими. Подтверждение островного синдрома в основном получено от животных. Однако растущее количество данных свидетельствует, что островные растения следуют аналогичному эволюционному пути.

Хотя гигантизм может быть благоприятным, он сопряжён с рисками — и для P. forsteri они серьёзны. Благодаря своему новому росту, деревья P. forsteri должны производить огромные ходульные корни для поддержки себя. Этот процесс может занять годы. Находясь на воздухе, корни могут образовывать воздушные пузыри, что для растения так же плохо, как и для артерии. Это потенциально смертельно.

Природа, по-видимому, решила эту проблему путём эволюции системы сбора дождевой воды, которая позволяет P. forsteri поливать свои собственные ходульные корни до того, как они достигнут земли.

Желобообразные листья собирают дождевую воду и транспортируют её к стволу, где она стекает вниз. Поток воды затем доставляется сетью акведуков, образованных поверхностью корня. Наконец, вода хранится в специализированном органе из абсорбирующей ткани, окружающем растущий кончик корня.

Возврат к чертёжной доске

Это радикально отличается от того, как мы традиционно думаем о растениях. Это далеко от нашего представления о неподвижных существах, которые пассивно поглощают всё необходимое из почвы благодаря капиллярному действию своих сосудистых тканей. Никогда ранее у вида растений не была показана система признаков, совместно работающих для захвата, транспортировки и хранения воды вне его самого.

Этот вид открыл нам глаза на совершенно новую область научных исследований. Он заставляет учёных переосмыслить функцию органов, таких как листья и корни, вне контекстов фотосинтеза и проведения почвенной воды.

Собирают ли другие растения дождевую воду таким образом? Почему мы только что это обнаружили? Помешало ли наше чрезмерно упрощённое представление о растениях нашей способности постичь их истинную сложность? Покажет только время и дальнейшие исследования.