Высокие деревья высотой более 200 футов могут быть не так уязвимы для засухи, как думали ученые, новое исследование показывает, как диптерокарпы Юго-Восточной Азии эффективно перемещают воду

Диптерокарповое дерево высотой 187 футов.

На протяжении десятилетий ученые считали, что самые высокие деревья столкнулись с одной из самых сложных проблем природы: Получение воды от корней к листьям на высоте сотен футов над землей.. Теперь исследование высоких деревьев в Юго-Восточной Азии показывает, что некоторые из самых высоких цветковых растений в мире разработали специальные системы для решения этой проблемы.Исследователи, изучающие диптерокарпов в Малайзии, обнаружили, что эти гигантские деревья тропических лесов разработали способы эффективного перемещения воды через свои стволы, что позволяет им справляться с физическими нагрузками на экстремальной высоте. Полученные данные бросают вызов давнему мнению о том, что более высокие деревья более уязвимы к засухе.Исследование опубликовано в журнале Наука 2 июля. Речь шла о пяти видах диптерокарповых в лесном заповеднике Кабили-Сепилок на острове Борнео. Ученые говорят, что это открытие может повлиять на понимание лесов в условиях меняющегося климата, поскольку 1 процент самых высоких деревьев удерживает более половины всего надземного углерода, хранящегося в лесах.«Эти деревья редки и важны, а существующие прогнозы предполагают, что более слабая гидравлическая система подвергает их более высокому риску гибели из-за засухи», — говорит в своем заявлении Пауло Биттенкорт, ведущий автор исследования и лесной эколог из Кардиффского университета в Уэльсе.Они добавили: «Этот прогноз включен в некоторые модели последствий изменения климата, и наше исследование показывает, что это может быть неверно. Сейчас необходимы дополнительные исследования для изучения гидравлических систем и устойчивости к засухе других высоких деревьев».

Изучение деревьев выше 20-этажных домов.

Исследовательская группа потратила три месяца в 2022 году на сбор образцов с 38 диптерокарповых деревьев высотой от 25 до 233 футов. Работа заключалась в сборе образцов ветвей, листьев и стволов деревьев, высота которых может достигать 20-30-этажного дома.Образцы нужно было собирать с верхних частей деревьев, поэтому ученые работали с обученными альпинистами, которые взбирались по массивным стволам и достигали ветвей далеко над лесной подстилкой.«Это люди, которые посреди леса могут продеть веревку через дерево высотой с 20-30-этажное здание, залезть на него и собрать ветки», — говорит Биттенкорт в другом заявлении.Они добавили: «Некоторые коллекции приходилось делать ночью, без солнечного света. Речь идет не только о том, как продеть веревку и быть в хорошей физической форме. Надо проверить осиные гнезда, узнать, подойдет ли ветка, крепкая ли древесина — это дело нетривиальное».Собранный материал был проанализирован на предмет особенностей, связанных с движением воды внутри деревьев. Ученые исследовали структуру ксилемы — ткани растения, ответственной за транспортировку воды и питательных веществ от корней к листьям.

Высокие деревья приспособили свою внутреннюю сантехнику

Исследователи обнаружили, что более высокие диптерокарпы имеют более широкие сосуды ксилемы у основания туловища. Эти более широкие каналы помогают уменьшить сопротивление поверхности воды, когда она движется вверх против силы тяжести.Листья, растущие на верхушках этих деревьев, также показали способность переносить более засушливые условия, не теряя при этом своих функций. В совокупности эти приспособления позволяют деревьям переносить воду, несмотря на их огромную высоту.Полученные данные не означают, что все высокие деревья защищены от засухи. Разные виды имеют разные биологические системы и сталкиваются с разным давлением окружающей среды. Но исследование показывает, что сама по себе высота не может определять, выживет ли дерево в засушливых условиях.Чтобы изучить, как эти деревья реагировали на нехватку воды, исследователи также измерили рост стволов до, во время и после засухи, связанной с Эль-Ниньо, в период с 2023 по 2024 год. Они обнаружили, что более высокие деревья не показали большего снижения роста по сравнению с более низкими деревьями во время засухи.

Самые высокие деревья в мире сталкиваются с аналогичными проблемами

Результаты способствуют растущему пониманию того, что размер деревьев и выживаемость при засухе сложнее, чем считалось ранее.Адриан Дас, лесной эколог из Геологической службы США, который не принимал участия в исследовании, сказал, что результаты совпадают с закономерностями, наблюдавшимися во время засух в горах Сьерра-Невады. «Взаимосвязь между размером и смертностью во время засухи варьируется в зависимости от вида», — объясняет он Моне Паттерсон из Science.В этих лесах такие факторы, как уязвимость к короедам, играют большую роль в гибели деревьев, чем сама высота.Исследование также предлагает другой взгляд на то, как деревья реагируют на окружающую среду. Джульета Роселл, функциональный эколог из Национального автономного университета Мексики, не участвовавшая в исследовании, рассказала Фечи Иньяме из Science News, что полученные результаты побуждают нас пересмотреть природу деревьев.«Они все время что-то делают, постоянно вносят изменения в свою анатомию», — говорит она изданию. «И это дает деревьям другую перспективу, потому что они кажутся такими тихими».

Гигантские деревья по всему миру раскрывают разные стратегии выживания

Изучение диптерокарпов Юго-Восточной Азии дополняет исследования других гигантских видов деревьев, которые разработали свои собственные способы выживания в экстремальных условиях.Дерево Генерала Шермана в калифорнийском национальном парке Секвойя — самое большое известное в мире живое одноствольное дерево по объему. Гигантская секвойя имеет высоту около 83,8 метра и объем ствола, по оценкам, составляет 1487 кубических метров. Хотя это не самое высокое дерево на Земле, его огромные размеры сделали его одним из наиболее изученных деревьев в мире.Возраст дерева Генерала Шермана, возраст которого оценивается в 2200–2700 лет, отчасти выживает благодаря толстой огнестойкой коре гигантских секвой. У старых деревьев кора может иметь толщину более 90 сантиметров. Огонь также помогает этим лесам, высвобождая семена из шишек и уничтожая конкурирующую растительность.

Самое большое живое дерево: гигантская секвойя генерала Шермана

Самые высокие деревья, известные сегодня, принадлежат к другому виду: Побережье красного дерева. Эти деревья, встречающиеся в прибрежных районах северной Калифорнии и южного Орегона, могут достигать высоты, намного превышающей высоту большинства других растений.Самое высокое известное живое дерево — Гиперион, прибрежное красное дерево, обнаруженное в 2006 году в национальных и государственных парках Редвуд. Его размеры составляют около 115,9 метра, хотя его точное местоположение не раскрывается, чтобы защитить его от ущерба, причиненного слишком большим количеством посетителей.Прибрежные секвойи извлекают выгоду из прохладной и влажной среды вблизи Тихого океана. Прибрежный туман обеспечивает дополнительную влажность в засушливые периоды, а их биологические приспособления помогают им перемещать воду через стволы, которые могут подниматься в воздух на высоту более 100 метров.Некоторые исторические гиганты, такие как Дайервильский гигант, также принадлежали к прибрежным видам секвой. До падения в 1991 году дерево имело высоту около 113 метров.Еще одно дерево, способное достигать огромной высоты, — это рябина Австралии. Некоторые из прошлых экземпляров вырастали выше 100 метров, хотя ни одна живая рябина в настоящее время не достигает высоты самых высоких прибрежных секвой.Ученые продолжают изучать эти гигантские деревья, потому что их выживание дает представление о том, как леса могут реагировать на будущие климатические изменения. Новое исследование диптерокарпа предполагает, что некоторые из самых высоких деревьев Земли могут иметь больший контроль над своими водными системами, чем когда-то считали ученые.