Деревья в тропических лесах испытывают повышенные ночные температуры, и новые исследования показывают, что это также может означать увеличение роста. Фото любезно предоставлено Смитсоновским институтом тропических исследований.
По мере того, как мир нагревается, некоторые части нагреваются быстрее, чем другие, и именно здесь исследователи находят подсказки об изменении климата, которые могут изменить наше понимание роста растений в целом.
Хотя с 1975 года средние глобальные температуры повышались примерно на 0, 2 градуса по Цельсию в десятилетие, в тропиках потепление происходило немного быстрее, со скоростью 0, 26 градуса за десятилетие. А в тропической Панаме ночью все становится еще жарче. Исследователи Александр Чизман и Клаус Уинтер обнаружили увеличение средней ночной температуры на 1, 5 градуса за последние четыре десятилетия. Испытывая, что этот прыжок может означать для тропических растений, пара взяла саженцы инжира и бальзы и измерила их рост в диапазоне повышающихся ночных температур. То, что они обнаружили, противоречит общепринятому мнению об изменении климата: растения набирают в два с лишним раза больше веса, чем саженцы при нормальных условиях.
Традиционное мышление, говорит Чизман, который недавно завершил свое научное сотрудничество со Смитсоновским институтом тропических исследований, говорит, что в течение дня растения подвергаются фотосинтезу, улавливают углерод, а ночью испытывают дыхание, теряя углерод. Разница между этими двумя факторами определяет рост растения. Более высокие температуры увеличивают дыхание и, следовательно, уменьшают рост, согласно модели. Но Чизман говорит, что его исследование серьезно бросает вызов этому довольно упрощенному пониманию дыхания.
«Дело не в том, что это просто потеря углерода, потому что, теряя этот углерод, он также делает все эти вещи: он производит АТФ (аденозинтрифосфат), он производит метаболические предшественники, которые затем могут быть использованы при создании новых клеток». Опираясь на исследования, которые поддерживают В производственных целях дыхания Чизмен и Винтер смогли показать, что повышение температуры не увеличивает дыхание и, следовательно, замедляет рост, как ожидалось, а скорее увеличивает и то, и другое.
Используя камеры с контролируемой средой и камеры с открытым верхом, пара проверила рост двух разновидностей неотропических деревьев. Саженцы содержались при постоянных дневных температурах, соответствующих тем, что наблюдаются в центральной Панаме, и подвергались воздействию повышенных ночных температур в диапазоне от 22 до 31 градуса по Цельсию или от 72 до 88 градусов по Фаренгейту.
В последней группе темпы роста были более чем в два раза выше, чем в первой группе. Однако Чизмен считает, что вполне вероятно, что деревья с ускоренным ростом перестанут расти после того, как достигнут определенного размера, а это значит, что в лесу необязательно будет больше деревьев. «У вас есть растения, которые достигают такого же общего роста, но более быстрыми темпами, - объясняет Чизман, - поэтому вполне может быть, что оборот лесов станет быстрее. »
«Была проделана большая часть этой работы в сельскохозяйственных системах с многолетними и однолетними растениями, и там было показано подобное», но он говорит, «с деревьями просто принципиально сложнее провести эксперимент для целого поколения, начиная с рассады до самого производства саженцев ".
Тем не менее, Чизмен считает, что существует большая вероятность того, что усиление дыхания может означать более короткие поколения, что может иметь целый ряд последствий для экологических систем растений.
Более высокая скорость также может означать более слабое растение. Независимо от этого исследования, другой исследователь, Уитмен Миллер из Смитсоновского центра экологических исследований в Эджуотере, штат Мэриленд, работая с водорослями, обнаружил, что повышение уровня СО2 приводит к более быстрому росту (хорошо), но сопровождается сокращением защитных химических соединений (плохо ) «.
Cheesman говорит, что находка совпадает с его собственным опытом изучения тропических видов.
«Мы видим нечто похожее в саженцах», - говорит он. «Повышенная температура в ночное время может привести к увеличению высоты побегов и увеличению длины междоузлия между листьями, что может повлиять на такие вещи, как структурная целостность и, возможно, движение воды в зрелых деревьях». Более слабые конструкции могут сделать растения более восприимчивыми к паразитам или грибам, что-то Миллер также отмечает в своей работе.
Хотя он полагает, что его статья действительно сигнализирует о необходимости переосмыслить модели роста, обусловленного фотосинтезом, Чизман признает ограничения исследования и многие неизвестные.
«Существуют очень важные оговорки, поскольку повышение ночных температур приведет к очень разным моделям выпадения осадков и доступности воды, что может иметь очень глубокие последствия для самого роста деревьев», - говорит он, ссылаясь на один такой нерешенный вопрос. «У вас есть прямое влияние температуры, а затем много косвенных влияний на все виды других вещей».
Он надеется, что его будущие исследования могут расширить то, что он начал с зимы. «Меня интересует, как температура взаимодействует с другими процессами, поэтому не только фотосинтез и дыхание, но и такие вещи, как меристематическая активность, развитие листьев, все эти процессы и как все они связаны друг с другом в интегрированную реакцию на температуру».
