Травы — транжиры, леса — экономы: нюансы водопользования растений

Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и Университета штата Калифорния в Сан-Диего разработали модель для анализа поведения растений на основе данных о влажности почвы. Применив её к глобальному набору данных, они выявили, как засушливость и плотность растительности влияют на стратегии водопользования. Результаты опубликованы в Nature Ecology & Evolution.

Ключевой вывод: «Когда растения сталкиваются с нехваткой воды, луга ведут себя как транжиры (агрессивно используя воду, пока она не закончится). В отличие от них, леса действуют скорее как осторожные экономы (рано сокращая водопотребление, чтобы избежать катастрофы)», — говорит старший автор Келли Кейлор. Исследование также предполагает, что текущие модели, вероятно, переоценивают скорость потери воды экосистемами во время засух.

Новый взгляд

Стандартные линейные модели высыхания почвы не учитывают нелинейную динамику транспирации растений. Чтобы решить эту проблему, учёные разработали нелинейную модель, параметр которой отражает степень риска, на который готовы идти растения при ограничении воды.

Применив модель к данным глобальной сети in-situ измерений влажности почвы, авторы проанализировали, как ведут себя разные типы растительности.

От гор до прерий

• Агрессивные стратегии («транжиры»): Характерны для растений лугов (травянистых) и засушливых регионов. У трав короткий жизненный цикл, поэтому в условиях нехватки воды для них нет пользы в осторожности.
• Консервативные стратегии («экономы»): Преобладают во влажных и лесистых районах (леса, редколесья). Деревья, играющие «долгую игру», принимают меры предосторожности, чтобы избежать повреждения своих сосудистых тканей.

«Если вода — это валюта растительных экосистем, то травы живут по принципу "YOLO" (ты живёшь только раз), а деревья инвестируют на пенсию», — поясняет ведущий автор Брин Морган.

Авторы также обнаружили, что внутри одной экосистемы растения смещаются к более агрессивным стратегиям по мере увеличения засушливости или конкуренции за воду со стороны других растений.

Более широкий контекст

Влажность почвы — важный компонент климатических моделей, но часто без учёта нюансов поведения растений. «Неопределённость в оценках глобального углеродного цикла очень чувствительна к тому, как растительность реагирует на ограничение влажности почвы», — отмечает Морган. Новое понимание этой динамики должно улучшить точность таких моделей.

Дальнейшие исследования команды будут сосредоточены на влиянии влажности почвы и водопользования растений на глобальные циклы воды и углерода, а также на проблемах масштабирования точечных измерений влажности почвы до уровня ландшафта.