Жёлтые сосны-долгожители и их ксилема

Согласно новым исследованиям учёных из Университета Монтаны, медленно растущие жёлтые сосны (лат. Pínus ponderósa) имеют больше шансов выжить, чем быстрорастущие сосны. Это происходит из-за изменения климата, который увеличивает частоту и интенсивность засухи.

Исследователи обнаружили, что долговечность жёлтой сосны может зависеть от формы микроскопических клапано-подобных структур между клетками, которые транспортируют воду через дерево.

Учёные определили темпы роста жёлтой сосны разного возраста в двух удаленных местах в штате Айдахо. Они также изучили структурные особенности ксилемы деревьев – сосудистой ткани, которая транспортирует воду и минералы через древесину и обеспечивает структурную поддержку.

Разница в росте

Их результаты показывают, что некоторые молодые деревья растут быстро, в то время как другие растут медленно. Но старые жёлтые сосны – те, которым больше 350 лет – являются медлительными по сравнению с более молодыми деревьями, и эти сосны всегда росли медленно, даже когда они были молодыми.

В отличие от прогнозов, медленно растущие деревья, старые или молодые, не производили более плотную и жесткую древесину, которая могла бы сделать деревья более устойчивыми к болезням или гниению. Вместо этого ключевое различие между быстрыми и медленными соснами заключается в микроскопической клапано-подобной структуре между клетками, которые транспортируют воду в древесине. Уникальная форма этого клапана в медленно растущих деревьях обеспечивает большую защиту от засухи, но замедляет водный транспорт, ограничивая скорость роста.

Особенные древние деревья

«Жёлтые сосны, как и люди, не могут иметь всего этого», – сказал Роскилли, ведущий автор статьи. «Устойчивость к засухе способствует долголетию, но также и к медленному росту. Другими словами, существует фундаментальный компромисс, основанный на структуре ксилемы. Наше исследование показывает, что деревья с быстрым ростом быстро становятся большими, что может быть полезно для молодых деревьев, конкурирующих за ресурсы, но они более уязвимы к засухе и могут погибнуть в более раннем возрасте. С другой стороны, деревья, которые растут медленно, более устойчивы к засухе, что увеличивает продолжительность жизни».

«Древние деревья можно считать особенными по многим причинам», – говорит Сала, профессор Отдела биологических наук UM и адъюнкт-профессор в Колледже лесного хозяйства и консервации имени В. А. Франке. «Они прекрасны, из них делают музыкальные инструменты высочайшего качества, они помогают поддерживать разнообразие, и они долго сохраняют  атмосферу. Но результаты этого исследования также показывают, что они особенные. Древние деревья живут веками, как бы ни старались лесозаготовители. Чтобы жёлтые сосны прожили много столетий, их древесина должна обладать этой уникальной структурой».

Beth Roskilly, Eric Keeling, Sharon Hood, Arnaud Giuggiola, Anna Sala.

Conflicting functional effects of xylem pit structure relate to the growth-longevity trade-off in a conifer species.

Proceedings of the National Academy of Sciences, 2019; 201900734 DOI: 10.1073/pnas.1900734116