-Мама, мама, я опять летал во сне!
-Летаешь, значит растешь!
Так кажется говорила мама своему сыну в рекламе йогурта или какого-то детского питания. Ребенок растет ночью, пока спит, наши мышцы после физической нагрузки растут тоже ночью во сне. И кто бы мог подумать, что деревья в основном тоже растут ночью, а не днем, когда светит солнце. Это удивительный результат нового длительного исследования группы ученых из Швейцарского федерального исследовательского института.
Днем на свету растения осуществляют фотосинтез. Они могут использовать световую энергию для преобразования углекислого газа из атмосферы в сахар и увеличения своей биомассы. Однако до сих пор было очень мало известно о том, когда деревья на самом деле растут и от каких внешних факторов это зависит. Такие выводы особенно важны во время изменения климата, поскольку наши леса уже страдают от засухи и жары.
Регистрируем рост каждый час
Чтобы точно определить, какие внешние факторы влияют на рост деревьев, исследователям потребовались данные внутренних измерений за короткие промежутки времени. Вместо оценки образцов годичных колец или небольших образцов древесины с двумя еженедельными интервалами - ранее это были стандартные методы - команда использовала дендрометры, прикрепленные к стволам. Они измеряли прирост толщины каждый час.
Таким образом, семь видов деревьев в 50 местах в Швейцарии находились под постоянным наблюдением в течение восьми лет: европейский бук (Fagus sylvatica), ясень обыкновенный (Fraxinus excelsior), пушистый дуб (Quercus pubescens), скальный дуб (Quercus petraea), ель обыкновенная (Picea abies), сосна обыкновенная (Pinus sylvestris) и пихта (Abies alba). 57 миллионов точек данных были записаны со 170 деревьев. Результат показал нечто удивительное: деревья в основном растут ночью. Особенно после полуночи. Днем они почти не растут, за исключением раннего утра.
Почему деревья растут ночью?
Деревья синтезируют углеводы и, следовательно, строительные материалы для роста за счет фотосинтеза в течение дня. Но почему деревья растут ночью, когда нет солнца и фотосинтез останавливается? Исследователи нашли ответ, оценив дополнительные данные: температуру окружающей среды, влажность воздуха и влажность почвы (водный потенциал почвы). В частности, дефицит давления пара (сокращенно VPD) - разница между фактическим количеством воды в атмосфере и количеством, которое может содержаться при 100% насыщении - показал решающее влияние на рост деревьев.
Деревья значительно лучше растут при повышенной влажности (низкий VPD). Таким образом, пик роста приходится на полночь, когда VPD находится на самом низком уровне. Однако днем, когда воздух более сухой, рост прекращается. Также выяснилось, что деревья растут всего несколько часов в день и не каждый день: в зависимости от породы дерева - только от 15 до 30 дней в году.
Если воздух достаточно влажный, то влажность почвы на рост практически не оказывает влияния. Днем, когда воздух становится суше, деревья временно теряют за счет транспирации больше воды, чем они могут поглотить через корни. В светлое время суток наблюдается дефицит воды, прекращается рост. После наступления темноты деревьям требуется несколько часов, чтобы компенсировать дефицит воды и возобновить процессы роста.
Рост останавливается еще до фотосинтеза
Исследование ясно показывает, что накопление углерода в результате фотосинтеза происходит в деревьях в течение дня, но потребление продуктов фотосинтеза происходит в основном ночью. Результаты также показывают, что ростовые процессы более чувствительны к сухому воздуху, чем к фотосинтезу. Потому что даже до того, как устьица закрываются в течение дня, чтобы избежать потери воды, дерево перестает расти.
Исследование показывает, как отдельные виды деревьев могут лучше или хуже справляться с засухой. Используемые до сих пор модели развития климата и лесов слишком неточны, поскольку они основаны только на среднегодовых темпах роста и не принимают во внимание суточные колебания. Благодаря новым методам измерения требования древесных пород к влажности теперь могут быть лучше оценены, чтобы специально выбрать подходящие породы для все более сухого и теплого климата.
