Молодые сосны гибнут в засуху из-за голодающих корней
С другой стороны, растения бывают разные, и не всегда самый очевидный ответ и есть самый правильный. Например, для деревьев есть целых две гипотезы, объясняющие, почему они гибнут в засуху. Некоторые считают, что причина гибели деревьев – обезвоживание. Другие говорят, что в засуху растения страдают в первую очередь из-за сокращения газообмена с окружающей средой, из-за чего падает интенсивность фотосинтеза. В итоге растения не успевают восполнять расходуемые питательные вещества, в первую очередь углеводы, и погибают в буквальном смысле от голода.
Сотрудники Института физиологии растений имени К. А. Тимирязева РАН и Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова решили узнать, от чего гибнут во время засухи сосны и ели. Исследователи изучили повреждения, которые появляются у молодых растений (сеянцев) сосны обыкновенной и ели европейской из-за засухи. У сеянцев можно одновременно анализировать изменения в общем балансе воды и в содержании углеводов в целом растении, что невозможно делать с взрослыми деревьями. Кроме того, сеянцы хвойных практически беззащитны перед засухой по сравнению со взрослыми растениями, поэтому их стоит исследовать в первую очередь.
Сеянцы сосны и ели выращивали на жидкой питательной среде, а для моделирования засухи в эту среду добавляли осмотически активное соединение – полиэтиленгликоль. Осмотически активные вещества могут связывать молекулы воды, проводить их в клетки или выводить из них. Так с помощью полиэтиленгликоля можно было точно регулировать экспериментальную засуху, которая длилась 40 суток – именно столько обычно длятся природные засухи.
В статье в Environmental and Experimental Botany говорится, что молодые сосны гибнут как раз из-за недостатка углеводов. По словам Юрия Иванова, кандидата биологических наук и старшего научного сотрудника Института физиологии растений, во время засухи у сеянцев сосны много углеводов содержится в хвое, но крайне мало – в корне, и при этом углеводы плохо транспортируются из надземной части в корень. Из-за нехватки питательных веществ в корневой системе дерево гибнет. Кроме того, даже когда засуха уже началась, сосна продолжает активно расти, что, естественно, только ускоряет истощение углеводов в корне.
Ель же, напротив, когда чувствует засуху, начинает расти медленнее. И пока что неясно, из-за чего гибнут еловые сеянцы: гибель их, по-видимому, не связана ни с обезвоживанием, ни с исчерпанием углеводов. Впрочем, исследователи надеются в ближайшее время всё-таки выяснить, от чего именно страдают в засуху молодые ели. Что же до значимости работы, то пояснять её нет нужды – мы регулярно слышим про климатические изменения, которые проявляются в том числе и в долгих засушливых периодах, угрожая лишить нас наших лесов.
Исследования выполнены при поддержки Российского научного фонда (РНФ).