Группа ученых из Гарвардского университета обнаружила ранее не известный механизм переживания пожара у восточноафриканской муравьиной акации (Vachellia drepanolobium). В ответ на появление в воздухе дыма двухлетние растения этой акации способны перераспределять питательные вещества из листьев в корни.
Огонь может уничтожить только надземные части акации, в то время как корни остаются надежно защищены под слоем почвы. Перераспределение ресурсов в защищенную часть растения перед стихийным бедствием повышает шансы на успешное восстановление акации после пожара.
Дружба между акацией и муравьями
Восточноафриканская муравьиная акация известна тем, что в ее специально раздутых полых колючках поселяются муравьи-симбионты. Это явление само по себе крайне интересно. Вздутия у основания колючек появляются там, где акация подвергается объеданию крупными травоядными, вроде слонов, жирафов и антилоп. В этих «домиках» поселяются муравьи Crematogaster mimosae, находя надежное укрытие и дополнительный источник пищи – специально выделяемый акацией нектар.
В свою очередь, муравьи яростно жалят всех, кто пытается полакомиться молодыми листьями акации. Даже слоны предпочитают не связываться с этими маленькими защитниками. Но ничто не вечно. Как только пресс хищничества со стороны крупных млекопитающих снижается, акация «решает», что муравьи ей больше ни к чему, перестает выделять питательный нектар и формировать новые «домики».
Муравьи говорят, что-то вроде - «ах так!», и начинают разводить щитовок, мелких насекомых питающихся соком растений. Щитовки фильтруют растительный сок ради белков, а избыток сахаров выделяют в виде экскретов, которые приходятся по вкусу муравьям. Щитовки часто переносят болезни и, в целом, выживаемость акации снижается даже больше, если бы ее время от времени объедали слоны. В общем, все сложно.
Эксперимент по окуриванию растений дымом
В эксперименте три возрастных группы акации (возраст 3 мес., 9 мес. и 2 года) помещались в хорошо изолированные теплицы. Контрольная группа не испытывала влияния, в то время как экспериментальная подвергалась окуриванию дымом на протяжении 1 часа. Затем теплицу проветривали и оставляли растения в ней еще на сутки, чтобы организм успел отреагировать на сигнальный фактор.
После этого различные ткани растения высушивались, перетирались и исследовались на концентрацию химических элементов методом спектрального анализа.
В результате было выявлено, что для растений 2-летнего возраста, подвергшихся воздействию дыма, концентрация углерода в листьях была меньше на 10 %, а азота на 31 %, чем в контроле. Концентрация углерода и азота в корнях напротив, была выше на 16 % и 126 % соответственно. То есть в условиях эксперимента наблюдалась индуцируемая адаптивная транслокация (приспособительное перемещение) биогенных элементов в ответ на надвигающийся пожар.
Перемещение биогенных элементов из листьев в корни перед пожаром повышает шансы на восстановление
Восточноафриканская муравьиная акация дружит не только с муравьями. Это растение находится в симбиотической связи с азотфиксирующими бактериями и грибами, обменивая сахара (углерод) на соединения, богатые азотом и фосфором.
Хотя атмосферный воздух на 78% состоит из азота, для растений он находится в химически недоступной форме. Здесь на помощь приходят прикорневые маленькие сожители – бактерии и грибы, у которых есть способность фиксировать азот атмосферы и переводить его в доступную для растений форму. Таким образом, транслокация углерода в корни это хорошая инвестиция в будущий рост. Мы уже упоминали, что все сложно?
Подытоживая, отметим, что весь этот клубок взаимодействий бактерий, растений, насекомых, крупных травоядных животных, пожаров и кто знает чего еще, складывался на протяжении тысяч лет. Колоссальная сложность взаимодействий живой и неживой природы позволила экосистемам накопить внушительный запас прочности перед приходом новой силы – человека разумного. Может быть, запаса прочности даже хватит до того момента, когда человек начнет поступать разумно.
Источник:
Rabideau-Childers, R., Angier, K. I. W., Dean, B. Z. M., Blumstein, M., Darling, W. S., Kennedy-Yoon, A., Ziemke, C. H., Perez-Martinez, C. A., Wu, D., Ye, W., Yekwayo, I., Kimuyu, D. M., Martins, D. J., & Pierce, N. E. (2021). Evidence of nutrient translocation in response to smoke exposure by the East African ant acacia, Vachellia drepanolobium. Ecology and Evolution, 00, 1– 11. https://doi.org/10.1002/ece3.8244