Тайна сосен Кука будоражит ученых

Сосны Кука, известные по характерному наклону, на самом деле склоняются к экватору, причем чем дальше от него — тем сильнее. Ученые пока затрудняются сказать, чем именно это вызвано и есть ли от такой особенности польза деревьям или она, наоборот, им вредит.

Сосны Кука, растущие под наклоном высокие хвойные деревья, можно найти на разных континентах. Причина их необычного направления роста долгое время была загадкой для ученых, но ботаники из Калифорнийского государственного политехнического университета разобрались, в чем дело. Исследование было опубликовано в журнале Ecology.

Ученые исследовали деревья на пяти континентах и впервые установили, что их наклон зависит от того, в каком полушарии они расположены.

Это первое исследование такого рода: хотя растущие под наклоном сосны известны уже много лет, механизмы, вызывающие такую особенность, практически не изучались, и большинство работ были посвящены факторам, приводящим к росту деревьев строго вверх.

Сосны Кука были впервые обнаружены на территории Новой Каледонии, тропического архипелага на юго-западе Тихого океана. На них наткнулся исследователь Джеймс Кук во время своей второй кругосветной экспедиции. Деревья быстро стали популярными, и сейчас их можно увидеть во многих парках и садах по всему миру. Эти сосны вырастают до 60 м и благодаря коротким ветвям имеют характерную зауженную форму.

Но самой характерной их чертой все же считается наклон.

«Когда сосны Кука растут за пределами своего родного ареала, то приобретают характерный наклон, который часто используется для определения вида»,

— пишут авторы исследования.

Открытие было сделано случайно. Один из исследователей, ботаник Мэтт Риттер, заметил, что в Калифорнии и на Гавайских островах сосны Кука склоняются к югу. Однако в Австралии, где они тоже довольно распространены, они клонились к северу.

Чтобы разобраться в происходящем, Риттер с коллегами собрали данные о 256 деревьях из 18 регионов с пяти континентов, включая родную Новую Каледонию. Они не исследовали те деревья, наклон которых появился под воздействием внешних факторов, например близости электрических столбов или стоящего рядом здания.

Исследователи измерили высоту каждого дерева, обхват ствола, угол и направление наклона. К их удивлению, оказалось, что наклон сосен Кука имеет определенную систематику. «Мы обнаружили, что направление наклона A. Columnaris зависит от того, в каком полушарии растет дерево», — сообщают они.

В среднем угол наклона сосен составлял 8,05°. Лишь 9% деревьев не вписывались в этот показатель. Кроме того, важна была и широта, в которой находилось дерево: чем дальше от экватора оно росло, тем сильнее к нему наклонялось.

Многие растения способны тянуться к источнику света, если он расположен не прямо над ними, это явление называется фототрофизмом. Однако они обладают и менее известной характеристикой — геотропизмом, способностью различных органов растения располагаться и расти в определенном направлении по отношению к центру земного шара.

Одна из гипотез, объясняющих это явление, предполагает, что, когда в микрофиламентах, молекулярных нитях из белка актина, накапливаются отвечающие за синтез, хранение и обратное преобразование гранул крахмала амилопласты, это приводит к асимметричному переносу в стебель растительных гормонов роста ауксинов. А это, в свою очередь, заставляет растение располагаться параллельно вектору силы тяжести.

Когда молодые деревья тянутся к солнцу, по мере роста наклон исчезает, и они растут вверх, если только этому не препятствуют внешние факторы, например сильные ветры, дующие в одном и том же направлении. Но сосны Кука продолжают клониться к экватору независимо от того, насколько они высоки. Причем родственные им виды сосен, также завезенные из Новой Каледонии, растут ровно, где бы они ни были посажены.

Возможно, сосны Кука имеют генетическую особенность, которая позволяет им отклоняться в сторону в поисках источника света там, где его меньше, чем на их родине. Однако ученые считают, что и гравитация, и даже магнитное поле Земли играют немаловажную роль.

«Механизм, лежащий в основе наклона сосен Кука, может быть обусловлен адаптивной реакцией на углы падения света, гравитацией, магнетизмом или комбинацией этих факторов», — заключают авторы работы.

Не исключено и то, что в данном случае речь идет не об адаптации, а, наоборот, о патологии. Хотя сосны Кука — очень распространенные деревья и единственные, растущие с наклоном, размеры популяции деревьев зачастую не способствуют генетическому разнообразию, приводя тем самым к закреплению признака.

Ученые планируют проводить и дальнейшие исследования. Они надеются, что им удастся больше узнать об особенностях этого вида и, возможно, углубить знания относительно малоизвестных механизмов, с помощью которых растения реагируют на сигналы окружающей среды.