Для нормального роста растениям необходимы вода, свет и воздух. Но когда они переносят воду из почвы к своим листьям, они бросают вызов гравитации. Ученые называют это удивительное явление «отрицательным водным потенциалом» — формой отрицательного натяжения, которая позволяет травам, кустарникам и деревьям извлекать воду из почвы.
Долгое время исследователи пытались выяснить, что ограничивает поглощение воды растениями. Группа ученых из Швейцарской высшей технической школы Цюриха и Университета Тасмании доказала, что важным фактором является то, как вода движется в почве. Свои выводы ученые опубликовали в журнале Science.
Большая часть воды в почве содержится в порах разного размера. Эти поры создают капиллярную силу, которая удерживает влагу. Почвоведы смогли определить оптимальное время для полива: они выяснили, что растения перестают успевать извлекать воду для удовлетворения своих потребностей, когда потенциал почвенной влаги опускается ниже −1,5 мегапаскалей. По мере высыхания почвы капиллярные и вязкостные силы в порах усиливаются — из‑за этого растениям становится значительно труднее добывать воду из грунта.
В ответ устьица на листьях закрываются. Обычно они пропускают углекислый газ для фотосинтеза, но при этом растение теряет воду. Закрытие устьиц помогает сохранить влагу, однако снижает поступление СО2 и, как следствие, синтез сахаров — из‑за этого рост замедляется.
Хотя растения способны выдерживать большее натяжение (их сосуды укреплены, а клетки поддерживают давление за счет растворенных веществ), попытки вывести засухоустойчивые культуры не дали ожидаемого результата. Причина в том, что по мере высыхания почвы сопротивление в порах растет — вода движется все медленнее. Таким образом, именно свойства почвы, а не особенности растения, в итоге ограничивают водоснабжение. От распределения пор и удержания влаги зависят рост, газообмен и накопление биомассы, поэтому при засухе важны и биология растения, и структура почвы.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что в Казани нашли способ увеличить урожайность кукурузы на 50%.
