Листья на вершинах высоких деревьев хранят дополнительную воду

Исследовательская группа под руководством доцента Исии Роаки и аспирантки Адзумы Ваканы из Высшей школы сельскохозяйственных наук Университета Кобе обнаружила, что водозапасающая ткань, недавно найденная в самых высоких деревьях мира — Sequoia sempervirens (секвойя вечнозелёная), — также присутствует в самых высоких деревьях Японии — Cryptomeria japonica (криптомерия японская). Результаты исследования были опубликованы 4 сентября 2015 года в онлайн-версии журнала Trees.

Как высокие деревья снабжают водой листья на самой верхушке? Ранее считалось, что верхние листья высоких деревьев постоянно страдают от водного дефицита, так как вода, поглощённая корнями, должна проделать долгий путь. Даже среди физиологов растений большинство исследований было сосредоточено на выявлении ограничений для транспорта воды, которые определяли бы пределы высоты дерева.

В 2012 году группа профессора Исии поднялась на самые высокие в мире секвойи и собрала образцы листьев с разной высоты. Они обнаружили, что с увеличением высоты в дереве доля ксилемной ткани, транспортирующей воду от корней, уменьшалась, а трансфузионной ткани, запасающей воду, — увеличивалась. Они предположили, что у секвойи запасённая вода поступает из влаги, поглощённой через поверхность листа, например, из тумана и росы.

9 сентября 2014 года группа провела полевые работы в префектуре Акита, чтобы определить, существуют ли аналогичные функции хранения воды в листьях у самых высоких японских криптомерий — близкого родственника секвойи, достигающего высоты более 50 метров. Они мгновенно заморозили образцы листьев с помощью жидкого азота и исследовали их под крио-сканирующим электронным микроскопом. Изображения трансфузионной ткани показали, что клетки поглощали воду и расширялись ночью, а затем сжимались в дневное время, что подтвердило наличие у самых высоких японских криптомерий тех же функций хранения воды в листьях, что и у секвойи.

Эти наблюдения позволяют предположить, что у высоких видов деревьев, таких как секвойя и криптомерия, водозапасающая ткань в листьях на вершине действует как резервуар для воды. Верхушечные листья склонны к водному дефициту. Запасённая вода противодействует ограничениям в транспорте воды и помогает поддерживать важные физиологические функции, такие как фотосинтез. Максимальная высота деревьев — важный фактор, определяющий продуктивность леса и поглощение CO₂. Профессор Исии отметил: «Это исследование может помочь прогнозировать будущие изменения в функции лесов по предотвращению глобального потепления и влияние изменения климата на рост деревьев».