У дуба проверяют дыхание, а у можжевельника — температуру хвои

17 September 2018

Учёные Никитского ботанического сада изучают реакцию растений на изменения климата, пользуясь не повреждающими их методами

С. Корсакова демонстрирует: развитие сосен,  укрытых от мороза, приостановилось
С. Корсакова демонстрирует: развитие сосен, укрытых от мороза, приостановилось

О деревьях и кустарниках Светлана Корсакова знает почти всё: с какой скоростью растут, дышат и даже что чувствуют. Эти данные в лаборатории фитомониторинга Сада получают с помощью точнейших приборов, приобретённых по гранту Российского научного фонда. Уже третий год эту дорогостоящую технику используют для проведения уникальных экспериментов, о которых совсем недавно и мечтать было нельзя. С их помощью научные сотрудники под руководством доктора биологических наук Олега Ильницкого наблюдают, как изменения окружающей среды, повышение парниковых газов в атмосфере влияют на растительный мир.

Ради чистоты эксперимента — по лесу пешком

…На работу старший научный сотрудник, кандидат биологических наук Светлана Корсакова ходит через заповедный лес. Мимо вековых сосен, земляничников, древнего можжевельника. Они тянут ветви в небо, впитывают солнце и наполняют воздух целебными фитонцидами. И её коллеги тоже одолевают это расстояние пешком — ради чистоты экспериментов, часть которых проводятся под открытым небом.

Я решила составить им компанию. Пройдя чуть более километра по лесной тропинке, мы вышли на солнечную поляну. В центре неё — розарий, и если бы не теплица, можно было подумать, что перед нами — нетронутый человеком уголок крымского леса. В нём живут старые великаны — дуб и можжевельник. Им сотни по полторы лет.

Жёлудь «скован» микродатчиком, фиксирующим рост до десятой доли микрона
Жёлудь «скован» микродатчиком, фиксирующим рост до десятой доли микрона

Учёные исследуют в естественной среде скрытую от глаз жизнедеятельность деревьев не повреждающими их способами. Проверяют засухоустойчивость, теневыносливость, следят за водным обменом, освещённостью, меряют «дыхание», определяют оптимальные температурные значения, пригодные для их жизни. Приборы, размещённые на деревьях, фиксируют любые изменения по более чем 30 показателям.

Только хорошо приглядевшись, заметила, что жёлудь «скован» микродатчиком, который фиксирует все изменения в его развитии до десятой доли микрона.

— Когда он подрастёт, заменим датчик на другой, для более крупных плодов. Жёлудь созревает в конце сентября, а если погода будет влажной, его развитие ускорится. Чуткие дендрометры зафиксируют все показатели, — ввела меня в курс дела Светлана Павловна.

В густых ветвях дуба «укрылась» миниатюрная метеостанция. Оказывается, в кроне — свой микроклимат, его нужно учитывать. Важно также знать, как растение реагирует на изменения температуры, влажности, солнечной радиации и многое другое. Данные передаются на компьютер каждые 20 минут.

На можжевельнике тоже установлена аппаратура: измеряются температура хвои, показатели солнечной радиации внутри кроны, влажность воздуха.

— Визуально определить, как реагирует растение на окружающую среду, можно лишь приблизительно, а приборы улавливают малейшую реакцию. По их показаниям мы определяем оптимальные и пороговые параметры, прогнозируем, как дерево поведёт себя при изменении климата. Изучаем аборигенные виды, которые нужно беречь. К примеру, дуб пушистый, можжевельник высокий, земляничник мелкоплодный, сосна крымская — лесообразующие на ЮБК породы, и важна комплексная оценка их состояния под воздействием антропогенных или природных факторов, — говорит Светлана Павловна. — У нас сухие субтропики, и растения во время активного роста испытывают недостаток влаги. Скажем, если сравнить наш дуб с тем, что растёт в средних широтах, то при одинаковом возрасте диаметр ствола у него будет меньший.

Почему сосна не любит тепличных условий?

Мы в теплице. В горшках и кадках под палящими лучами солнца растут сосны, земляничники и можжевельник. Все они опутаны датчиками и проводами. Учёные определяют, как долго растения выдерживают интенсивную засуху и высокие температуры. Пока биологам досконально неизвестна реакция на повышение зимних температур. Для получения репрезентативных данных наблюдать необходимо минимум три сезона. Но первые результаты уже есть. Светлана Корсакова рассказывает:

— В последние годы отмечается гибель хвойных под Феодосией. Сосна крымская — аборигенное засухоустойчивое растение. Из-за сильной засухи деревья слабеют и заболевают. Зато тёплые крымские зимы прекрасно переносят вредители, которые «точат» хвойные.

Чтобы изучить реакцию аборигенных видов на мягкие зимы, несколько молодых деревьев оставили в теплице, несколько — в открытом грунте. Опыт показал: сосны, укрытые от мороза, не получили нужного воздействия пониженных температур и их развитие затормозилось, лишь в мае пошли в рост.

Точные приборы улавливают  малейшую реакцию растений
Точные приборы улавливают малейшую реакцию растений

Светлана Павловна указала на короткие хвоинки растения — не длиннее сантиметра. Некоторые почки даже не раскрылись.

— А сосна в открытом грунте стала расти уже в начале апреля. Иголки у неё длинные, почти с ладонь, — сказала она.

Рядом с сосной крымской в кадке расположился можжевельник высокий. Несмотря на название — небольшое деревце, около метра, хотя ему уже почти 20 лет! Можжевельник растёт очень медленно, и чтобы стать исполином, ему необходима не одна сотня лет. Он тоже зимовал в тепличных условиях, потому и изменения в росте практически не наблюдаются. А его собрат из открытого грунта радует глаз сочными ярко-зелёными молодыми побегами.

То же самое биологи проделали и с земляничником мелкоплодным или коралловым деревом, в простонародье — бесстыдницей, той самой, что «снимает» с себя кору. На вид не выше 45 сантиметров, а ему ведь 8—10 лет. Три недели подряд деревце подвергали жёсткой засухе. После возобновления полива бесстыдница начала «выходить из кризиса».

— Сразу возобновились боковые побеги, — показывает Светлана Корсакова, — земляничник приходит в норму. В теплице мы наблюдали его рост в январе, когда вся природа спит, а потом в июне. Сбрасывание коры произошло раньше, чем на деревце в открытом грунте. Вероятно, ему не нужен особый покой. Если будут тёплые зимы, станет отрастать несколько раз в год.

Изучение лавра благородного показало, это засухоустойчивое растение прекрасно растёт при любой освещённости, спокойно переносит высокие температуры, его распространение сдерживают только зимние температуры. К глобальному потеплению лавр хорошо адаптируется и, возможно, станет конкурировать с некоторыми видами растений, которые не любят жару.

— Из-за роста температур в начале XXI столетия на ЮБК наблюдается смещение на более ранние сроки начала вегетации и созревания многих видов растений, — тревожится Светлана Корсакова и тут же успокаивает: пока большинство из них адаптируется к высоким темпам потепления. Однако, если в будущем ситуация разовьётся по неблагоприятному сценарию, с резким ростом температур, высока вероятность значительных сдвигов в размещении лесных сообществ.

Пока биологи делают выводы на основе визуальных наблюдений. После расшифровки данных узнают детально, что происходило с растениями всё это время, порекомендуют, как приспособить их к изменяющемуся климату, уберечь от болезней и вредителей.

Светлана МАКАРЕНКО