Крупномасштабные вариации и климатический контроль архитектуры крон деревьев

Архитектура кроны, включающая совокупность характеристик ветвей и структуры ветвления, является критически важным компонентом для взаимодействия дерева с окружающей средой и конкуренции с соседями.

Доказано, что признаки архитектуры кроны играют фундаментальную роль в процессе перехвата света деревом и, следовательно, влияют на последующие потоки углерода и воды, обмениваемые между деревом и атмосферой. Понимание процессов, опосредующих изменчивость признаков архитектуры кроны, — это важный первый шаг для понимания экологических и экофизиологических реакций деревьев на текущую и будущую изменчивость климата.

Однако из-за сложностей в эффективном и точном количественном определении признаков архитектуры кроны мало что известно о том, как изменчивость климата может формировать эти признаки на больших географических пространствах и есть ли у них скоординированные вариации с признаками ствола и листьев вдоль климатических градиентов.

В недавнем исследовании, опубликованном в Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, учёные из Института ботаники Китайской академии наук изучили изменчивость этих признаков вдоль градиентов окружающей среды в северном Китае и исследовали скоординированные эффекты между признаками архитектуры кроны и листьев на примере деревьев Quercus mongolica.

В качестве инструмента они использовали передовую технологию наземного лазерного сканирования для точной характеристики признаков архитектуры кроны. Они сообщили, что существуют значительные пространственные вариации признаков ствола, кроны и листьев даже для одной генетической группы на больших экологических градиентах. Высота дерева и размер листа тесно коррелировали с количеством осадков. Наблюдались тесные скоординированные вариации между признаками архитектуры кроны, признаками ствола, признаками листьев и изменчивостью климата, что указывает на вероятные фундаментальные эволюционные стратегии, регулирующие эти взаимосвязи.

Основываясь на этих наблюдениях, они выдвинули гипотезу, что архитектура кроны оказывает «связующий» эффект, балансируя потребности Q. mongolica в воде и свете.

В условиях прогнозируемого более сухого и жаркого климата в этом регионе, эти результаты предполагают, что деревья, вероятно, перейдут от «древовидной» к «кустарниковой» форме, что окажет большое экологическое и экофизиологическое воздействие на северный Китай.

Это исследование даёт новые взгляды на понимание связей между структурами деревьев и переменными окружающей среды, что в конечном итоге позволит лучше понять, как деревья могут эволюционировать в условиях глобального изменения климата и как скоординированные эффекты признаков архитектуры кроны могут влиять на моделирование глобального углеродного цикла.