Высокоточная трехмерная съемка 21 вида деревьев выявила неизвестный цикл едва уловимого движения кроны деревьев в ночное время. «Циклы сна» отличались от одного вида к другому. Обнаружение аномалий ночного движения может стать в будущем диагностическим инструментом для выявления стресса или болезней сельскохозяйственных культур.
Одним из наиболее важных процессов, поддерживающих жизнь на Земле, является перенос воды из земли в листья, где происходит фотосинтез и захват солнечной энергии. Этот процесс очаровывал ученых на протяжении веков и до сих пор обсуждается в физиологии растений. Ученые в целом согласны с тем, что водный транспорт управляется светом и, следовательно, происходит с 24-часовым циклом.
Ночное движение листьев хорошо известно для видов деревьев, принадлежащих к семейству бобовых, но только недавно было обнаружено, что некоторые другие деревья также опускают свои ветви на 10 сантиметров ночью, а затем обратно утром. Эти движения ветвей медленные и незаметные и происходят ночью, что затрудняет их идентификацию невооруженным глазом. Однако наземное лазерное сканирование, метод трехмерной съемки, разработанный для точного картографирования зданий, позволяет измерять точное положение ветвей и листьев.
Эта техника была недавно использована для демонстрации движений в древесных частях берез в полевых условиях.
Деревья качают воду
Когда группа исследователей из Дании и Венгрии повторила эксперимент, объединив двадцать два отдельных вида деревьев и кустарников и просканировав их за ночь в строго контролируемых условиях, они были удивлены:
Мы обнаружили ранее неизвестное периодическое движение до одного сантиметра с циклами от двух до шести часов. Движение должно быть связано с изменениями давления воды в растениях, и это фактически означает, что дерево качает «Водный транспорт - это не просто стационарный поток, как мы предполагали ранее», - сказал постдоктор Андраш Злински из Орхусского университета, факультет экоинформатики и биоразнообразия..
Импульсы движения
Во время эксперимента все деревья продемонстрировали какое-то движение ветвей или листьев на несколько сантиметров. Однако «сонное» движение с 12-часовым циклом возвращения в исходное положение наблюдалось только у семи из исследованных видов. Результаты показали, что у некоторых деревьев периоды сна короче или длиннее 12 часов, а другие демонстрируют медленное непрерывное движение в одном направлении, вероятно, из-за болезни или старения.
Самым поразительным открытием было то, что все исследованные растения демонстрировали импульсы мельчайших периодических движений в течение ночи. Это особенно бросалось в глаза у магнолии, которая совершила три полных цикла движения ветвей или листьев вверх-вниз за одну ночь. Хотя измеренное смещение короны составило всего около 1 сантиметра, ученые уверены, что это не ошибка измерения.
Кратковременные движения растений вызываются изменениями давления воды в тканях. Принято считать, что перенос воды в деревьях происходит как стационарный процесс без изменений быстрее, чем смена дня и ночи. Новые данные свидетельствуют о том, что кратковременные изменения транспорта воды и тканевого давления широко распространены.
Интересные перспективы
Наблюдения за едва заметными колебаниями диаметра ствола ранее принимались за шум. Однако этот «шум» вполне может быть результатом неизвестного до сих пор механизма переноса воды в растениях, вызывающего кратковременные изменения объема ствола и давления воды. Точная роль и механизм этого процесса должны быть изучены с помощью дальнейших специальных экспериментов, но эти результаты определенно бросают вызов широко распространенному мнению о деревьях как о статичных, пассивных организмах.
Интересна более широкая перспектива результатов:
"Мы считаем, что обнаружение аномалий ночного движения может стать эффективным диагностическим инструментом для выявления стресса или болезней сельскохозяйственных культур. Это откроет возможности для раннего вмешательства, которое не только рентабельно, но и более экологично", сказал Андерс С. Барфод, доцент Орхусского университета, факультет экоинформатики и биоразнообразия.