Почему листья у одних растений живут долго, а у других быстро опадают

Международная группа исследователей из Китая, Великобритании, Японии, Норвегии, США и Австралии сформулировала ответ на вопрос: почему листья у одних растений живут в десятки раз дольше, чем у других. Ученые проанализировали тысячи видов растений из сотен экосистем и свели все данные к набору уравнений, которые связали условия жизни растений и продолжительность жизни листьев.

Листья — это инвестиции. Иногда стоит делать долгосрочные вложения, иногда — нет

Листья араукарии чилийской или растущих на высокогорье елей могут жить более двух десятков лет. А например, листья клена держатся на ветках несколько месяцев — от весны до осени. Листья черники вянут всего через три месяца. Вопрос, которым ученые задаются давно: от чего зависит продолжительность жизни листьев?

Международная группа исследователей из Китая, Великобритании, Японии, Норвегии, США и Австралии сформулировала ответ на этот вопрос.

«В определенном смысле это — экономика», — говорит ведущий автор работы, доктор Хан Ван из Университета Цинхуа в Пекине. — «Мы уже знали, что у хвойных деревьев листья живут тем дольше, чем ближе они к полюсу. Лиственные деревья поступают наоборот. Самые долгоживущие листья — в тропиках. И мы знали, что долгоживущие листья, как правило, жестче и толще, а значит их «изготовление» обходится растению дороже».

«Теперь мы определили основные действующие факторы окружающей среды и суммировали их в двух уравнениях», — продолжает Хан Ван. — «Эти экономические характеристики листьев имеют основополагающее значение для углеродного цикла и экономии питательных веществ».

Команда проверила свои уравнения, используя данные о тысячах видов из сотен экосистем. Данные были взяты из Китайской базы данных о признаках растений и Глобальной сети признаков растений.

«Каждый вид, по сути, пытается найти способ оптимизировать поглощение углерода», — говорит соавтор работы, профессор Ян Райт из Университета Маккуори. — «Вечнозеленые хвойные деревья, растущие на бедных почвах в районах с долгой холодной зимой, могут выжить только в том случае, если они делают долгосрочные инвестиции в свои листья. А, например, экономически рациональное решение для клена — инвестировать в быстрорастущую и энергетически дешевую, хотя и недолговечную листву».

Листья араукарии чилийской живут до 24 лет
Википедия
Размер треугольного листа 3-4 см в длину и 1-3 см у основания. Листья толстые и жесткие. Вырастить такой лист стоит растению дорого.

В процессе эволюции растения подвергались глубоким изменениям климата. Оледенения и другие долгие, а иногда и быстрые, изменения климата в недавнем геологическом прошлом заставили растительность адаптироваться и найти энергетический оптимум. Воздействие человека на климат, запускает новые силы, формирующие растительные сообщества. И деревьям опять необходимо подстраиваться и регулировать свою «инвестиционную стратегию».

Исследователи предполагают, что их работа не только объяснит, что и где сегодня растет, но и превратит экологию в прогностическую науку. 

Анализ инвестиционных стратегий растений, по убеждению ученых, поможет ответить на целый ряд вопросов, крайне важных в период глобального изменения климата:

— обеспечит построение качественных и точных глобальных и региональных климатических моделей
— позволит точнее моделировать леса и прогнозировать, как изменение климата повлияет на экосистемы
— позволит оценить колебание урожайности и влияние изменения климата на сельское хозяйство.