Природа, сказал Ральф Уолдо Эмерсон, не расточительна. К сожалению, он ошибся.
Новое исследование, проведенное биологами из Университета Юты Уильямом Андереггом, Анной Тругман и Дэвидом Боулингом, показало, что некоторые растения и деревья в условиях засухи очень расточительны, «расходуя» драгоценную почвенную воду на охлаждение и, в процессе, производя засухи более интенсивны. Результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Мы показываем, что реальная физиология растений имеет значение», - говорит Андерегг. «То, как деревья поглощают, переносят и испаряют воду, может влиять на важные для общества экстремальные явления, такие как сильные засухи, которые могут затронуть людей и города».
Функциональные черты
Anderegg изучает, как характеристики деревьев влияют на то, насколько хорошо леса могут выдерживать жаркие и засушливые условия. Он обнаружил, что некоторые растения и деревья обладают внутренней водопроводной системой, которая замедляет движение воды, помогая растениям свести к минимуму потерю воды, когда жарко и сухо. Но у других растений есть система, более подходящая для переноса больших количеств водяного пара в воздух - большие отверстия в листьях, большая способность перемещать воду внутри организма. В прошлой работе Андерегга рассматривалось, как эти черты определяют, насколько хорошо деревья и леса могут переносить засуху. Но это исследование задает другой вопрос: как эти черты влияют на саму засуху?
«Мы давно знаем, что растения могут влиять на атмосферу и погоду», - говорит Андерегг. Растения и леса вытягивают воду из почвы и выдыхают ее в атмосферу, влияя на баланс воды и тепла на поверхности нашей планеты, который в основном определяет погоду. В некоторых случаях, например, в тропических лесах Амазонки, весь этот водяной пар может ускорить выпадение осадков. Даже вырубка лесов может повлиять на погоду с подветренной стороны, сделав регионы более сухими, чем раньше.
Андерегг и его коллеги использовали информацию с 40 сайтов по всему миру, от Канады до Австралии. На каждом участке инструменты собирали данные о потоках тепла, воды и углерода в воздух и из воздуха, а также о том, какие породы деревьев преобладали вокруг приборов. Сравнение этих данных с базой данных признаков деревьев позволило исследователям сделать выводы о том, какие признаки связаны с усилением засухи.
Выделяются две особенности: максимальная скорость газообмена листа и водный транспорт. Первая характеристика - это скорость, с которой листья могут выбрасывать водяной пар в воздух. Второй описывает, сколько воды дерево может переместить на листья. Результаты показали, что в прохладных регионах растения и деревья замедляли потребление воды в ответ на снижение влажности почвы. Но в жарком климате некоторые растения и деревья с высокой скоростью водного транспорта и газообмена листьев, так сказать, увеличивали переменный ток, когда почва высыхала, теряя все больше и больше воды в попытке осуществлять фотосинтез и сохранять прохладу при истощении. оставшаяся в почве влага.
"Вы в конечном итоге получаете более жаркие и сухие условия с этими растениями намного быстрее, чем с другими растениями", - говорит Андерегг.
Скоро засуха
Это правда, что в жарких и засушливых регионах больше растений и деревьев, приспособленных к засушливым условиям. Но независимо от климата некоторые виды с водоемкими свойствами, такие как дубы в средиземноморском климате, могут усугубить засуху.
Андерегг говорит, что понимание взаимосвязи между характеристиками дерева и условиями засухи помогает климатологам и местным лидерам планировать будущие последствия засухи для сообществ.
"Отказ от учета этой ключевой физиологии растений дал бы нам менее точные прогнозы того, что изменение климата будет означать для засухи во многих регионах", - говорит он..
Андерегг всегда думает о засухе, даже недавней дождливой весной. «То, что в этом году у нас хороший водный год в США и в Юте, не снимает нас с крючка», - говорит он. «Мы должны помнить, что в будущем нас ждет гораздо больше засух».