Удар молнии, при котором возникает напряжение в миллионы вольт, может показаться не лучшим подарком судьбы, но для некоторых деревьев это именно он. Новое исследование, опубликованное в журнале New Phytologist, сообщает, что некоторые виды тропических деревьев не только способны выдерживать удары, но и извлекают из них пользу. Возможно, эти растения даже эволюционировали, чтобы служить громоотводами.
Исследование возглавил Эван Гора, эколог-лесовод из Института экосистемных исследований Кэри. Гора изучает, как молнии влияют на биоразнообразие и накопление углерода в тропических лесах Панамы.
Молнии убивают сотни миллионов деревьев в год. Но в 2015 году, работая в Панаме, Гора и его коллеги наткнулись на дерево Dipteryx oleifera, которое пережило удар молнии с минимальными повреждениями, хотя разряд был достаточно сильным. Он вырвал из кроны паразитическую лиану и убил дюжину соседних деревьев. Со временем команда обнаружила другие деревья Dipteryx oleifera, которые остались целыми после удара молнии, и решила присмотреться к ним поближе.
Ранее ученые предполагали, что некоторые деревья эволюционировали, чтобы выдерживать удары молний, но доказательств этому не было. В 2022 году Гора и его коллеги впервые продемонстрировали, что деревья различаются по своей способности выживать после поражения атмосферным электричеством. В новой статье впервые показано, что деревья могут получать пользу от таких электрических разрядов.
Используя специально разработанную систему локализации молний, команда исследователей отследила последствия ударов по 93 деревьям в природном заповеднике Барро-Колорадо в центральной Панаме. В течение шести лет после ударов исследователи оценивали выживаемость деревьев, состояние кроны и ствола, количество паразитических лиан и смертность соседних растений. Объектами исследования стали девять деревьев Dipteryx oleifera, на которые пришелся удар, и их сравнили с 84 другими экземплярами, также испытавшими на себе гнев Зевса-громовержца.
Все девять Dipteryx пережили прямые удары молнии с незначительными повреждениями. В отличие от них, представители других видов, в которые попали прямые удары молнии, сильно пострадали: 64% из них погибли в течение двух лет.
Когда молния ударяла в каждое дерево диптерикса, в среднем погибало 9,2 соседних дерева, так как электричество распространялось между соседними лианами и соприкасающимися ветвями или «перепрыгивало» через небольшие промежутки между деревьями. Удары молнии также сократили количество лиан, паразитирующих на диптериксах, на 78%, освободив деревья от части нагрузки, которую оказывают паразиты, отнимая у растения-хозяина свет и питательные вещества.
Эти закономерности также наблюдались в более широкой популяции. Команда обнаружила, что на Dipteryx, как правило, меньше лиан. Анализируя тенденции гибели деревьев за последние 40 лет, исследователи обнаружили, что соседствующие растения умирали на 48% чаще, чем другие, вероятно, из-за молний.
С помощью дронов Гора и его коллеги создали 3D-модели лесных крон, которые показали, что деревья Dipteryx в среднем на четыре метра выше своих ближайших соседей. Вероятно, молнии убивали их более высоких соседей, давая им преимущество в борьбе за свет и пространство.
Авторы считают, что эти данные являются первым доказательством того, что некоторым деревьям полезно, когда в них попадает молния. Или, как любит повторять Эван Гора, «Dipteryx oleifera любит, когда в него попадает молния, и не любит, когда не попадает».
Из-за этих преимуществ деревья Dipteryx oleifera могут быть специально приспособлены для привлечения молнии. Согласно расчетам команды, из-за их высоты и необычно широких крон вероятность поражения электрическим током у них может быть на 68% выше, чем у других деревьев со средней высотой и размером крон.
По оценкам, одно дерево Dipteryx oleifera в среднем подвергается прямым ударам молнии раз в 56 лет. А поскольку они могут жить сотни, а возможно, и более тысячи лет, они будут переживать эти удары молнии много раз в течение своей жизни. Во время исследования одно из деревьев Dipteryx подверглось ударам молнии дважды всего за пять лет.
Замечательная способность выживать после ударов молний и извлекать выгоду из уничтожения лиан и конкурентов дает значительное преимущество перед другими видами. По расчетам ученых, устойчивость к молниям повышает способность этого вида к размножению в 14 раз.
Далее команда планирует изучить, какие структурные особенности древесины позволяют этим деревьям выживать при ударах молнии. Они также хотели бы найти другие виды, устойчивые к электрическим разрядам, чтобы лучше понять, насколько распространено это явление.
Ясно одно: молния играет определенную роль в конкуренции между деревьями, и эта роль пока недооценена. А поскольку во многих регионах из-за изменения климата частота гроз стремительно растет, это может потенциально благоприятствовать устойчивым видам. Понимание природы молний и их роли в формировании лесов может быть важным для прогнозирования изменений в биоразнообразии и накоплении углерода, а также для информирования о мерах по восстановлению тропических лесов.
