Деревья: лучшие и самые скрытные манипуляторы на планете

el_tolstyh — 17.11.2019

Вплоть до недавних пор многие невинные вопросы относительно деревьев не имели точных ответов. Ученые недавно выяснили не только число деревьев, но и тот факт, что они наступают на окружающий мир, а не отступают перед ним. Еще десяток-другой лет назад не было и понимания того, насколько деревья, на самом деле, хорошо организованы и как глубоко управляют окружающим миром.

Многие привычные нам с детства деревья, включая березы, дубы и сосны, непосредственно контактируют между собой корнями. Контакты поддерживаются не просто так: через них деревья обмениваются водой и питательными веществами. Часто они связаны в крупные сети, по которым вещества передаются в стороны от исходного дерева на десятки метров.

На корнях растений живут грибы-симбионты, получающие сахара в обмен на фосфор и иные услуги, в том числе доставку питательных веществ от корней соседних деревьев

Это имеет смысл: в небольшой впадине может быть избыток влаги, на прогалине рядом — ее дефицит, да и азот с фосфором в почве часто распределены неравномерно. В такой ситуации одному растению рационально поделиться с другим, тем более что со временем сосед может ответить такой же услугой. Часто кооперация идет даже между деревьями разных видов, растущих поблизости.

Масштаб этого «лесного коммунизма» крайне широк. Молодые деревья на дне лесного океана получают немного света и сами по себе постоянно гибли бы от нехватки питательных веществ. Получая синтезированные взрослыми деревьями сахара (через контакты корневых систем), они могут жить и дорасти до взрослого состояния — после чего сами начнут подкармливать молодняк.

У деревьев есть и аналог «пенсионного обеспечения»: многие пни давно срубленных деревьев в стабильных лесах могут годами оставаться живыми (или даже пускать новые побеги). Пни не имеют листьев, сами по себе они бы быстро умерли. Только за счет того, что окружающие деревья подкармливают сахарами своего давнего знакомца, этого не происходит.

«Корневая сеть» служит не только для обмена едой. По ней идет обмен химическими (в том числе при посредничестве растительных гормонов) и даже электрическими сигналами. Да, вы не ослышались: электрическими сигналами — так же, как в нервной системе животных (хотя напряжение и частота электрических импульсов, конечно, у деревьев несколько отличаются).

Кстати, в корневых системах некоторых видов деревьев даже распространяются испускаемые растениями звуки частотой около 220 герц, неслышимые для людей (почва хорошо их поглощает). Она сообщают окружающим деревьям о том, что у них началась болезнь или что они атакованы насекомыми-вредителями. Получив сигнал, другие деревья тут же меняют свое поведение так, чтобы вредителям было сложнее напасть уже на них.

Размеры подземный корневых сетей, соединяющих деревья, трудно установить точно. Пандо, огромный организм-колония деревьев-клонов (осинообразных тополей) в США — исключение. По их ДНК установлено, что эта сеть включает 40 тысяч деревьев на площади в 43 гектара. Возраст организма-сети не менее 14 тысяч лет

Вредители для растений — не только насекомые, но и более крупные животные. Когда жираф в саванне подходит к акации и начинает жевать ее листья, та немедленно выделяет этилен — «знак» негативного стресса. Соседние акации далеко, поэтому соединение через корни с ними возможно не всегда. Однако этилен переносится ветром — и они тут же начинают накачивать в листья танины, делая их невкусными для травоядных.

Жирафы подходят к акациям с подветренной стороны — чтобы соседние растения не учуяли этилен от объедаемого. Однако если ветра (способного унести этилен в сторону от соседних акаций) нет, им приходится, слегка потеребив одно дерево из группы, пройти сотню метров до другого, еще не успевшего подготовиться к химической контратаке на травоядное животное.

Деревья не ограничиваются созданием «лесонета» и внедрением социального обеспечения для молодых и старых. Они еще активно влияют на окружающий их мир. Когда вязы и сосны атакуют гусеницы, те испускают вещества, привлекающие паразитических ос, откладывающих яйца прямо в гусениц.

Но управление поведением оcы — вообще говоря, мелочи. Более интересно то, что деревья управляют дождями. Напомним: в воздухе без мелких частиц (центров конденсации капель в облаках) водяной пар сам по себе начнет образовывать капли лишь при температурах около минус 13 °C. При более человеческих температурах облака возникнут только при относительной влажности воздуха сильно выше 100%. Как точно замечает физик Игорь Иванов, «в реальных условиях такое сильное пресыщение не наступает практически никогда».

Нетрудно догадаться: если бы облака возникали только так, дождей было бы много меньше, а кое-где они вообще могли перестать идти. Как так получается, что на планете вообще идут дожди?

Все дело в частицах размером около десятитысячной миллиметра, служащих центром конденсации капель воды. Когда воздух сух, они провоцируют образование капель воды, когда он влажен — могут, напротив, «притормаживать» конденсацию капель и тем самым снижать осадки. Количество таких частиц в воздухе колеблется от тысячи до десяти тысяч на кубометр. Соответственно, изменяется и вероятность выпадения дождя при формально одном и том же количестве влаги в атмосфере.

По современным оценкам, в атмосфере планеты 12,9 триллиона тонн воды, но подавляющее его большинство (не менее 99%) содержится вне облаков, в виде прозрачного водяного пара. То есть, управляя количеством частиц, провоцирующим конденсацию влаги в атмосфере, можно резко изменить количество облаков, а равно и осадков.

Как уже понял читатель, растения производят массу частиц, служащих центрами конденсации. Например, такова пыльца, а также те частицы, на которые она распадается со временем: они служат водяному пару эффективными конденсационными центрами. А это значит, что растения могут генерировать больше облаков даже в воздухе с тем же самым количеством водяного пара.

Дело не только в пыльце. Заходя в хвойный лес, мы чувствуем свежий запах. В основном его формирует пинен — важный компонент сосновой смолы, который сосны (и не только они) активно выделяют в атмосферу. В 2016 году было показано, что частицы пинена служат отличными центрами конденсации для облаков. Авторы этой работы полагают: «Даже сегодня деревья производят большую часть центров конденсации облаков над лесистыми областями с вроде бы чистым воздухом».

Согласно результатам экспериментов, наличие на поверхности планеты соснового леса удваивает плотность облаков над ними. В итоге не только растет уровень осадков, но и резко меняется тепловой режим. Летним днем такие места нагреваются слабее, зато ночью медленнее отдают тепло. Осенью увеличенная плотность облаков ведет к замедлению сезонного падения температур.

Повелевая ветрами
И это еще не все механизмы, с помощью которых деревья управляют дождями и облаками. В 2017 году в Proceedings of the National Academy of Sciences вышла работа, где впервые удалось показать: растения могут насытить атмосферу водяным паром настолько, что облаков над ними станет много больше обычного. Эффект зарегистрировали над амазонскими джунглями.

Испарение воды деревьями амазонских джунглей заставляет воздух над ними подниматься вверх, «засасывая» в Амазонию влажные воздушные массы с Атлантики

Когда на местных деревьях начинают активно расти новые листья — за два-три месяца до того, как приходят влажные ветра с Атлантики, — они так энергично испаряют воду через устьица (мелкие поры с нижней стороны листа), что насыщают воздух влагой, запуская образование над джунглями сплошной облачности. То, что виновники этого — именно растения, удалось выяснить благодаря дейтерию. В воде, приносимой океанскими ветрами, его мало: молекулы воды, в которых вместо водорода — дейтерий, плохо испаряются. А вот когда ее выбрасывает в воздух растение, оно выводит наружу и обычную, и «тяжелую» воду.

Но это еще не все. Когда вода, выброшенная растениями над Амазонией, конденсируется в облака, она высвобождает в окружающую атмосферу латентное тепло. Нагретый воздух поднимается вверх, а на его место «перетекает» влажный морской воздух. То есть растения, по сути, «засасывают» в Южную Амазонию влажные морские воздушные массы, формируя длительные устойчивые ветра, которые доминируют здесь на протяжении всего сезона дождей. Попутно над поверхностью Атлантики воздух становится суше, отчего морская вода активнее испаряется, насыщая атмосферу новым водяным паром.

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив