Экологи из Канады и Германии установили, что положение ветвей пихты изменяется синхронно с уровнем гидратации дерева. В ходе наблюдений было выявлено, что во время поступления талой или дождевой воды ветви становятся более упругими и поднимаются вверх, а в засушливые периоды опускаются.

Весеннее насыщение влагой

Весенний период насыщения влагой играет ключевую роль в восстановлении лесных экосистем после зимнего покоя и начале фотосинтеза. Обычно для измерения водного стресса растений применяются дендрометры — датчики, фиксирующие микроскопические изменения диаметра ствола при потере или наборе воды. В новом исследовании была поставлена задача определить, возможно ли визуально оценивать потребность леса во влаге, ориентируясь только на структурные изменения кроны.

Проведение эксперимента

Эксперимент проходил в заснеженном лесу провинции Онтарио с начала марта по середину мая. На ствол канадской тсуги был установлен электронный дендрометр, который каждые 15 минут фиксировал изменения радиуса ствола. Рядом с растущей бальзамической пихтой (Abies balsamea) была размещена фотоловушка, делающая снимки с таким же интервалом.

Полученные изображения были использованы для создания таймлапс-видео. С помощью программного обеспечения для видеоанализа было оцифровано вертикальное смещение определённой развилки на ветке пихты. График движения ветви сопоставили с изменениями толщины ствола, колебаниями температуры воздуха и выпадением осадков.

Результаты наблюдений

Движение ветвей совпадало с уровнем гидратации тканей. При таянии снега или выпадении дождя ствол впитывал воду и расширялся, а ветви поднимались вверх за счёт увеличения тургорного давления в клетках. В засушливые периоды, когда осадки отсутствовали четыре дня и более, водный дефицит возрастал: ствол сжимался, а ветви оставались опущенными.

Данные показали, что ветви реагируют на влагу быстрее, чем основной ствол. Они начинали подниматься за три-восемь часов до того, как приборы фиксировали расширение древесины. Было установлено, что вода в первую очередь поступает к хвое на концах ветвей, где градиент водного потенциала наиболее выражен, и только затем восполняет запасы в стволе.

Во время весенних заморозков стволы резко сжимались из-за промерзания тканей, однако положение ветвей практически не менялось. Это свидетельствует о том, что положение ветвей зависит именно от наличия жидкой воды, а не от температуры. Кроме того, соседнее широколиственное дерево (бук), на котором ещё не распустились листья, оставалось неподвижным. Механизм подъёма ветвей работает только при активной транспирации — испарении влаги через открытые устьица, что у вечнозелёной пихты начинается ранней весной.

Практическое значение

Исследование показало, что доступность влаги для деревьев можно оценивать по положению ветвей. Использование простых фотоловушек на ветках позволяет экологам массово и без сложной электроники отслеживать реакцию лесных экосистем на изменения сроков таяния снегов и периоды засухи, связанные с климатическими изменениями.