Деревья, как и все растения, обладают удивительным механизмом регуляции водного баланса. На нижней стороне их листьев расположены микроскопические поры — устьица, которые открываются с восходом солнца, позволяя растению поглощать углекислый газ, необходимый для фотосинтеза. Однако вместе с CO₂ через эти же поры испаряется вода — до нескольких сотен литров в день у крупных деревьев. В засушливые периоды растения вынуждены закрывать устьица, чтобы сохранить влагу, но до сих пор оставалось загадкой, как именно они принимают это решение.
Новое исследование проливает свет на этот процесс. Ученые из Базельского университета, расположенного в Швейцарии, выяснили, что деревья закрывают устьица не тогда, когда уже находятся на грани гибели от обезвоживания, а гораздо раньше — как только обнаруживают, что не смогут восполнить запасы воды за ночь. Это означает, что растение сознательно отказывается от фотосинтеза, чтобы сохранить возможность роста.
Руководитель исследования, профессор Ансгар Кахмен, объясняет, что традиционно наука считала фотосинтез главным приоритетом для растений. Предполагалось, что деревья держат устьица открытыми как можно дольше, чтобы продолжать поглощать CO₂, и закрывают их только в крайнем случае. Однако новые данные показывают, что растения руководствуются более сложной стратегией.
Ключевым фактором оказался тургор — давление воды внутри клеток, необходимое для их роста. Ночью, когда устьица закрыты, дерево восстанавливает водный баланс. Если почва сухая и влаги недостаточно, клетки не наполняются полностью, и рост замедляется. В условиях сильной засухи в сосудистой системе дерева могут образовываться воздушные пузыри (эмболии), которые разрушают проводящие пути и приводят к гибели растения.
«Раньше мы думали, что деревья ждут до последнего, прежде чем закрыть устьица, но оказалось, что они делают это заранее. Если ночью воды недостаточно, утром устьица даже не откроются. Это означает, что растение ставит рост выше фотосинтеза, поскольку без роста даже продукты фотосинтеза не могут быть эффективно использованы».
Открытие имеет важные последствия для климатического моделирования. Поскольку деревья в засушливых условиях сокращают поглощение CO₂, существующие расчеты углеродного цикла могут быть неточными. Ричард Л. Петерс, ведущий автор исследования, отмечает, что в условиях глобального потепления, когда засухи становятся более частыми и интенсивными, способность лесов связывать углерод может снижаться быстрее, чем ожидалось.
Еще один важный вывод — обнаруженный механизм универсален. Он работает как у лиственных, так и у хвойных деревьев, что означает: устойчивость вида к засухе зависит не только от поведения устьиц, но и от других адаптационных стратегий.
Это исследование меняет наше понимание того, как растения справляются с экстремальными условиями. Оно также подчеркивает, насколько сложны и продуманы природные механизмы выживания, которые эволюция оттачивала миллионы лет. В будущем эти знания помогут не только уточнить климатические модели, но и разработать стратегии защиты лесов от последствий глобального потепления.
Ранее учеными было доказано, что растения «запоминают» стрессовые ситуации и используют этот опыт, чтобы лучше справляться с трудностями в будущем.
