Определена реакция клеток деревьев на климатические изменения

Ученые исследовали клетки сосны и лиственницы в районах с разной влажностью и установили, что, хотя клеточная структура древесины реагирует на изменения климата по всей ширине годичного кольца, есть зоны, по-разному подверженные этому влиянию. Работа исследователей показывает, как анатомия древесины связана с температурой внешней среды и количеством осадков. Статья с описанием работы ученых опубликована в журнале Trees.

У растений существует несколько видов тканей, которые можно разделить по выполняемым ими функциям. Так, проводящие ткани обеспечивают транспорт минеральных и органических веществ внутри ствола. Эти ткани бывают двух видов: флоэма и ксилема; у деревьев из этих тканей состоят кора и древесина соответственно. Флоэма транспортирует продукты фотосинтеза из листьев в остальные части растения, ксилема же проводит воду с растворенными в ней минеральными веществами от корней к листьям.

Ксилема хвойных деревьев на 90-95% состоит из клеток одного типа – трахеид, представляющих собой длинные полые трубки. Основные параметры трахеиды, определяющие ее функции, — это поперечный размер и толщина стенки. В начале теплого сезона в древесине формируются тонкостенные трахеиды большого размера, главная функция которых — это транспорт воды. Ближе к концу сезона появляются более мелкие трахеиды с толстыми стенками и маленьким просветом, выполняющие механическую функцию. Эти клетки обеспечивают прочность древесины. Такая последовательность слоев приводит к тому, что на поперечном срезе ствола дерева видны чередующиеся светлые и темные полосы, которые образуют так называемые годичные кольца.

Ученые Сибирского федерального университета (СФУ) исследовали взаимосвязь толщины клеточной стенки трахеид и их размера с уровнем влажности окружающей среды. Для этого авторы работы собрали образцы деревьев двух видов: Pinus sylvestris (сосна обыкновенная) и Larix sibirica (лиственница сибирская) — из засушливых районов Хакасии. В этих условиях количество доступной для растений влаги в почве в течение теплого сезона (конец весны и лето) зависит от погодных условий. Дождь увеличивает влажность почвы и стимулирует рост деревьев. Повышение температуры, наоборот, усиливает испарение, иссушая почву и растения.

Используя оптический микроскоп, ученые измерили толщину клеточной стенки и размеры трахеид на протяжении нескольких десятков годичных колец. Анализ измерений показал, что внутри годичного кольца есть определенные зоны, в которых чувствительность клеток к изменению количества доступной воды максимальна. Зависимость размера трахеид от влажности наблюдается по всему кольцу, но каждая клетка реагирует на это в определенный момент времени. Так, самая первая клетка в годичном кольце достигает больших размеров, если имеется достаточная влажность в мае, последующая клетка реагирует на окружающие условия немного позже, и так до самой последней клетки, которая реагирует на изменение погоды только в августе. Для толщины стенки трахеид ученые выявили более сложную зависимость.

«Результаты нашего исследования открывают новые возможности для изучения влияния климатических факторов на рост деревьев в течение коротких временных интервалов. В будущих исследованиях было бы интересно получить взаимосвязь сезонного роста клеток и анатомии ксилемы, чтобы уточнить теоретические алгоритмы моделей роста деревьев», — говорит один из авторов работы, директор Хакасского технического института — филиала СФУ Елена Бабушкина.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.