Гигантские деревья легко прокачивают воду на вершину

Международная команда учёных из университетов Эксетера и Кардиффа опубликовала в журнале Science исследование, которое переворачивает классическое понимание физиологии высоких деревьев.

Диптерокарпы, самые высокие цветущие деревья в мире, достигающие 80 и более метров. Традиционная теория предполагала, что с увеличением высоты растения становится экспоненциально сложнее доставлять воду от корней к листьям на вершине, что должно ограничивать рост и делать такие деревья более уязвимыми к засухе.

Однако новое исследование показало прямо противоположное. Анализируя диптерокарпы высотой от 7 до 71 метра в малайзийской Борнео, учёные обнаружили, что высокие деревья компенсируют высоту через несколько адаптаций: сосуды (тонкие полые трубки, через которые поднимается вода) становятся шире у основания ствола, а листья адаптировались выдерживать большой водный стресс перед увяданием. Более того, деревья поддерживали одинаковую скорость роста до, во время и после сильной засухи 2023, 2024 годов.

Профессор Люси Роуланд из университета Эксетера объясняет механизм: деревья создают низкое давление на верхушке, которое вытягивает воду против гравитации. Внутренние адаптации сосудов позволяют воде оставаться в жидком состоянии при экстремально низких давлениях, необходимых для поднятия на такую высоту.

Это открытие имеет серьёзные следствия для моделирования климатических изменений. Учёные подчёркивают: первый процент самых высоких деревьев в лесах хранит более половины всего надземного углерода. Существующие предсказания риска засухи для этих деревьев могут оказаться неправильными, если не учитывать их гидравлическую устойчивость.

Ключевые факты

Диптерокарпы высотой до 80+ метров адаптировали свои водопроводящие системы идеально для своей высоты
Адаптации включают расширение сосудов у основания и листья с повышенной устойчивостью к водному стрессу
Во время засухи 2023, 2024 годов высокие деревья сохранили такую же скорость роста, как низкие деревья
Верхний 1% деревьев в лесах накапливает более 50% углерода, поэтому их засухоустойчивость критична для климатических моделей
Исследование опубликовано в журнале Science и включало сотрудничество 8+ стран (UK, Малайзия, Чехия, Германия, Испания, Бразилия, США)

Почему это важно

Научная парадигма давно предполагала, что гигантские деревья, несмотря на красоту и редкость, это физиологический компромисс: вода едва доставляется на вершину, а малейший стресс (засуха, жара) должен привести к катастрофе. Это убеждение встроено в климатические модели, которые предсказывают повышенный риск гибели высоких деревьев при изменении климата. Новое исследование показывает, что модели могут быть неточными: эволюция над миллионы лет выработала в этих деревьях совершенные гидравлические системы, а не примитивные подпорки.

Кому это важно

Климатологам и моделистам, переоценивающим риск для высоких лесов. Биологам, изучающим адаптации растений. Экологам, защищающим тропические дождевые леса, особенно диптерокарповые леса в Азии (Борнео, Суматра, полуостров Малакка), где эти деревья доминируют и составляют ядро биоразнообразия. Лесохозяйственным ведомствам стран, где произрастают диптерокарпы.

Как это применить

Результат относится прежде всего к уточнению климатических прогнозов и стратегии охраны лесов. Вывод: не спешите списывать высокие тропические деревья на уязвимость к изменениям климата без дополнительных данных о конкретных видах. Для практической лесохозяйственной политики это даёт слабую поддержку активным интервенциям в высокие тропические леса (типа вырубок), если целью является адаптация к климату, природа здесь уже адаптирована лучше, чем считалось.

Можно ли доверять

Исследование опубликовано в престижном рецензируемом журнале Science. Авторы, учёные с устоявшимися репутациями из ведущих университетов (Exeter, Cardiff, UK Centre for Ecology & Hydrology) плюс сотрудничество с малайзийским Sabah Forestry Department, что обеспечивает местную экспертизу. Методология включала полевые измерения (от 7 до 71 м деревьев) и многолетний мониторинг роста через засушливый период. Однако авторы сами признают: обобщать результаты надо с осторожностью (исследование касается диптерокарпов, другие виды высоких деревьев могут иметь иные адаптации).

Риски и подводные камни

Исследование показало устойчивость одного вида (диптерокарпов) к одной засухе (2023, 2024). Экстремальные климатические сценарии (частые мегазасухи, дополнительный жар) могут перегрузить даже совершенные адаптации. Вторая опасность: вывод о гидравлической безопасности высоких деревьев может ошибочно успокоить защитников леса или политиков, мол, леса «адаптированы», рубить безопасней. На самом деле высокие деревья редки и медленнорастущи; их вырубка неустранима никакой адаптацией. Наконец, авторы сами подчёркивают: нужно больше данных о гидравлических системах других видов высоких деревьев в разных климатических зонах.

«Эти деревья редки и важны, и существующие предсказания предполагают, что ослабленная гидравлическая система ставит их на повышенный риск гибели из-за засухи. Это предсказание включено в некоторые модели воздействия изменения климата, и наше исследование предполагает, что это может быть неверно.»

— Доктор Пауло Биттенкорт (Cardiff University)