Семена тропических лесов: запас на десятилетия
Семена некоторых видов деревьев в панамском тропическом лесу могут сохранять жизнеспособность более 30 лет до прорастания. Это в 10 раз дольше, чем считало большинство полевых ботаников.
Учёные из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса Том Браун и его коллега Джеймс Доллинг из Университета Иллинойса использовали ускорительную масс-спектрометрию для измерения количества углерода-14 в семенах деревьев Croton billbergianus (Euphorbiaceae), Trema micrantha (Celtidaceae) и Zanthoxylum ekmannii (Rutaceae). Они обнаружили, что семена сохранялись в почве 38, 31 и 18 лет соответственно.
Предыдущие демографические исследования видов деревьев-пионеров показывали, что устойчивость семян (способность выживать в почве в ожидании благоприятных условий для прорастания) невелика и длится всего несколько лет.
Однако в тропических лесах острова Барро-Колорадо (Панама) Браун и Доллинг обнаружили, что семена некоторых деревьев-пионеров остаются жизнеспособными много лет.
«Это часть природы, о которой люди в этой области даже не думали», — сказал Браун. — «Оказывается, эти семена в почве всего в нескольких сантиметрах от поверхности могут выживать гораздо дольше, чем кто-либо считал возможным».
Чтобы увеличить вероятность обнаружения «старых» семян, учёные использовали данные с лесного участка для выбора мест, которые 20 лет назад занимали виды, предположительно способные к длительному сохранению.
После того как Доллинг прорастил семена, извлечённые из поверхностных слоёв почвы на этих участках, Браун провёл радиоуглеродное датирование образцов семенной кожуры. В отличие от методов, используемых археологами для оценки возраста древних объектов, он использовал современный радиуглеродный сигнал — следствие атмосферных ядерных испытаний 1950-х — начала 1960-х годов. Снижение концентрации радиоуглерода после вступления в силу договора о запрете испытаний можно использовать как сигнал для точного определения времени включения углерода в растительные ткани.
Когда нарушение (например, гибель деревьев полога) позволяет свету достичь лесной подстилки, это запускает прорастание семян деревьев-пионеров, погребённых в почве.
Возраст этих семян и, следовательно, время, в течение которого популяции видов-пионеров могут выживать между нарушениями, долго оставался под вопросом.
«Это удивительный результат, — сказал Доллинг. — Демографические модели предполагают, что этим видам не было бы выгодно долгое сохранение, и мы сомневались, что они вообще смогут выжить. Семена, рассеянные на поверхности почвы, становятся добычей насекомых-хищников и подвергаются воздействию множества патогенов и организмов, вызывающих гниение, которые процветают во влажных тропических почвах».
Результаты предполагают, что погребённые семена могут быть важным резервуаром генетического разнообразия в популяциях пионеров и могут быть так же важны, как и дальнее расселение, для поддержания популяций в фрагментированных местообитаниях.
Источник: Lawrence Livermore National Laboratory. Исследование опубликовано в апрельском выпуске журнала The American Naturalist.