Вы действительно можете услышать, как умирает дерево.
Нет, это не кричит от боли, поскольку одетый в джинс дровосек радостно рубит свой ствол. Однако во время все более частых периодов сильной засухи и жары медленное высыхание дерева становится слышно через микрофон, прижатый к стволу.
«Это звучит как попкорн - маленькие трещины и треск», - говорит Уильям Андерегг, биолог из Принстонского университета.
Ученые изучают процесс, который приводит к потрескиванию, чтобы лучше понять, как деревья реагируют на засуху и жару. С потерей миллионов деревьев по мере того, как глобальные температуры продолжают повышаться, эта информация может помочь ученым более точно предсказать, какие деревья находятся в наибольшей опасности, что приведет к улучшению климатических моделей, а также лучшему управлению лесами в периоды засухи.
«Всего лишь за последние несколько десятилетий мы начали видеть намного больше этих широко распространенных, вызванных засухой событий гибели деревьев», - говорит Андерегг. «Это побудило ученых проявить гораздо больше беспокойства, чтобы попытаться выяснить, что происходит».
Так, что делает щелчки и треск? Звуки являются результатом нарушения ксилемы растения, связок труб, которые вытягивают воду и питательные вещества из корней к конечностям, подобно тому, как артерии пополняют организм человека кислородом крови.
Когда оно сухое, деревья должны усерднее сосать, чтобы набрать воды из почвы. И если натяжение внутри этих труб достигает определенной точки, стороны уступают, пропуская крошечные пузырьки воздуха.
По словам Андерегга, микрофоны ученых подхватывают пузырьки воздуха, «сильно расширяющиеся» при входе в клетки.
Подобно сердечному приступу у человека, эти пузырьки воздуха блокируют распространение водянистой жизненной силы растения на его сухие конечности. Но блокировка одной вены не является смертельным звеном для дерева, объясняет Луи Сантьяго, эколог из Калифорнийского университета, Риверсайд и Смитсоновского института тропических исследований.
«Точно так же, как у нас много вен и артерий, у [растений] много сосудов», - говорит он. «Так что, если несколько кавитировать под засухой, это, вероятно, не имеет большого значения. Но если больше, чем половина кавитации или больше, то вы можете идти по опасным дорогам ».
Послушайте потрескивающие звуки пузырьков воздуха, пробивающихся сквозь ксилему красного кедра Juniperus virginiana . Предоставлено: Стефан Майр, Университет Инсбрука.Считается, что эмболия является одной из основных причин гибели деревьев в сухих условиях. По словам Сантьяго, растения имеют различные приспособления для предотвращения попадания в эту критическую зону. Это множество приспособлений - это то, что ученые все еще пытаются дразнить, чтобы определить, почему некоторые деревья справляются с засухой лучше, чем другие.
Чтобы взглянуть на общую картину этих адаптаций, Андерегг и его коллеги собрали данные о смертности деревьев из 33 исследований засух по всему миру и изучили 10 физиологических свойств пораженных деревьев. Исследование, опубликованное на этой неделе в Слушаниях Национальной академии наук, предполагает, что то, как растения управляют водой, является определяющим фактором в показателях выживаемости.
Часть этого сводится к грубой силе труб дерева. Некоторые деревья, такие как можжевельник Юты, имеют гораздо более выносливый ксилем и могут выдерживать большую внутреннюю напряженность, чем другие.
Другим важным фактором является то, как деревья балансируют фотосинтез - поглощение углекислого газа для производства сахара - с употреблением. Пока деревья дышат углекислым газом, вода испаряется через поры в листьях, называемые устьицами. Когда вода высыхает, деревья закрывают поры, чтобы предотвратить потерю воды. «Осторожные» деревья, которые быстрее закрывают свои устьицы после начала эмболии, имеют тенденцию улучшаться при засухе, говорит Андерегг.
Предсказательная сила для этих факторов умеренная, но это не обязательно удивительно, учитывая разнообразную группу деревьев и диапазон сред, которые изучала группа. «Экология - это шумный мир, там много чего происходит», - говорит Андерегг. Конкуренция за воду, тип почвы или даже характеристики засухи могут запутать воду.
Есть также много других потенциально важных факторов, которые могут повлиять на выживаемость деревьев в местном масштабе, таких как глубина корня. Длинные корни, например, могут пить из глубоководных хранилищ, которые остаются вне досягаемости коротких корней.
По словам Сантьяго, деревья могут также справляться с более сухими условиями путем развития зеленых стеблей. Растения часто теряют свои листья, когда они высыхают, останавливая фотосинтез и рост. Но с зеленым стеблем они могут продолжать фотосинтез даже без листьев. Цветущие деревья в роду Parkinsonia, который на испанском языке называется «Palo Verde» или «зеленые стебли», известны тем, что развили этот тип адаптации.
Возможность точно прогнозировать глобальную смертность деревьев чрезвычайно важна для климатических моделей. Деревья действуют как воздушные фильтры, унося примерно четверть углекислого газа в небо, храня этот углерод в своих толстых стволах и сочной листве.
Но деревья в беде. 2015 год был самым жарким за последние сто лет - 39-й год подряд аномально высоких температур. В последние годы засуха затронула некоторые районы Австралии, Индии, Европы, США и других стран, и ожидается, что они станут более частыми и сильными.
Исследования, проведенные Лесной службой США, показывают, что в 2014 году от засухи только в Калифорнии погибло около 12, 5 миллионов деревьев. Такие потери являются ударом для планеты, потому что, когда деревья умирают, накопленный углерод уходит обратно в атмосферу. Выпуск увековечивает наши проблемы с парниковыми газами, приводя к увеличению количества засух и гибели деревьев, продолжая смертельный цикл.
