Летнее солнцестояние — оптимальный день для растений, но изменение климата может нарушить этот механизм

Новое исследование под руководством учёных Университета Британской Колумбии (UBC) предполагает, что день летнего солнцестояния — самый длинный в году — может служить ключевым сигналом для роста и размножения растений. Однако в условиях меняющегося климата опора на этот фиксированный сигнал может больше не помогать растениям выживать и процветать.

«Известно, что растения используют температуру для определения времени таких событий, как рост листьев и цветение, — говорит ведущий автор, доктор Виктор Ван дер Мерш, постдокторант факультета лесного хозяйства UBC. — Это исследование показывает, что солнцестояние является оптимальным периодом для роста и также может быть важным триггером для размножения».

Учёным давно известно, что растения используют продолжительность светового дня для определения времени важных сезонных событий. Но лишь недавно они начали изучать, играет ли само солнцестояние — обычно около 21 июня в Северном полушарии — конкретную роль.

Эта идея набирает обороты по мере того, как исследователи изучают, как изменение климата влияет на естественные сигналы, от которых зависят растения.

Исследование подчёркивает, что на локальном уровне изменение климата по-разному влияет на разные регионы. В более тёплых южных регионах тепло приходит до солнцестояния, заставляя растения цвести рано. В более прохладных северных районах в июне всё ещё слишком холодно, чтобы растения начали размножаться.

Хотя растения эволюционировали, чтобы использовать для роста как температуру, так и длину дня, сейчас более надёжным сигналом может быть температура, говорят исследователи. «Это потому, что она напрямую связана с фактическими климатическими условиями, которые испытывают растения, — сказал Ван дер Мерш. — Но до сих пор неясно, как температура и длина дня взаимодействуют, формируя реакции растений».

«Продолжительность дня не меняется от года к году. Но из-за более сильных колебаний температур у растений могут возникнуть проблемы с адаптацией к обоим сигналам», — говорит соавтор доктор Элизабет Волькович, эколог растений и доцент UBC.

Цена несвоевременного роста

Когда растения неправильно определяют время ключевых событий — цветут слишком рано или слишком поздно — это может серьёзно повлиять на экосистемы. Опылители могут прилететь на поля, только чтобы обнаружить, что цветы уже отцвели. Такие культуры, как яблоки или вишни, могут зацвести слишком рано и попасть под поздние заморозки или созреть за недели до того, как будут готовы сборщики или рынки. Леса могут упустить оптимальное окно для роста, сократив количество углерода, которое они могут поглощать каждый год.

«Эти проблемы со временем могут повлиять на продовольственную безопасность и биоразнообразие. Нам необходимо понимать сигналы, которые растения используют для ключевых событий, таких как цветение и созревание плодов, — добавила доктор Волькович. — Отслеживая эти сигналы, мы можем помочь экосистемам и сельскому хозяйству адаптироваться к изменению климата».

Исследователи призывают к созданию более совершенных моделей для понимания того, как рост растений влияет на климат, чтобы помочь фермерам и управляющим земельными ресурсами защитить устойчивость экосистем.

Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.