Экология Крошечные поры в листьях растений, предназначение которых до сих смутно понимается, являются неотъемлемой частью составления точных прогнозов по изменению климата. Новое исследование говорит о том, что именно они, микроскопические поры листьев растений, реагируя на солнечный свет, являются важнейшей универсальной связью между растениями и климатом.
Понимание этой связи может значительно улучшить систему построения прогнозов погоды и климата в целом, потому как можно точно определить атмосферные изменения в регионах, где преобладают растения, то есть в лесах, на лугах и т.д.
"Если уничтожить все растения в мире, то на земле стало бы гораздо жарче и суше", - пояснил Джозеф Берри (Joseph Berry), специалист Стэндфордского университета. Все потому, что растения испаряют воду посредством этих пор, называемых устьицами, в ответ на то, сколько солнечного света на них падает, а также как идет процесс фотосинтеза и сколько углекислого газа содержится в воздухе.
Формирование моделей климата будущего
На протяжении многих лет, климатические модели составлялись на основе информации о растениях, собранной Берри и другими, и влаги, ими испаряемой. Эти данные использовались, к примеру, для того, чтобы доказать, что большое количество углекислого газа в воздухе приводит к закупориванию устьиц, из-за чего уменьшаются объемы испаряемой воды, а следовательно, увеличиваются притоки жидкости, потому как растения начинают потреблять меньше воды из почвы.
Проблема заключается в том, что ранее данные о растениях добывались только на основе нескольких типов и не анализировались на уровне глубокого понимания того, как растения, а точнее их устьица, реагируют на изменения, происходящие с количеством света, тепла и углекислого газа. "Нам необходимо было больше информации о поведении устьиц, потому как просто эмпирических данных о деятельности растений уже было мало", - рассказывает Берри.
Таким образом, он и его коллеги провели тщательное лабораторное исследование того, как устьица, а следовательно и водный баланс внутри листьев реагируют на свет, поглощаемый ими. В итоге они пришли к выводу, что устьица – это не просто поры в листьях, это также датчики солнечной энергии, которые контролируют скорость транспирации в листьях.
Процесс фотосинтеза
Эти данные противоречат современным представлениям о том, как устьица влияют на транспирацию, потому как долгое время считалось, что фотосинтез обусловлен количеством присутствующего света. На самом же деле процесс намного более сложный и тонкий. "Замыкающие клетки, на основе которых работают устьица, получают информацию из листьев", - продолжает Берри.
Устьица, судя по всему, набирают информацию и реагируют на сигналы, получаемые не только от солнечного света, но и от углекислого газа и от других важных изменений, происходящих в листьях. "Именно это и является отправной точкой, на основе которой можно строить правильные прогнозы, потому как только такие прогнозы помогут лучше понимать то, что происходит в реальности".
Однако, даже от устьиц невозможно получить полную информацию, потому как есть такие процессы как засуха и высокая концентрация углекислого газа в воздухе. Поведение устьиц во всех растениях довольно стабильно, потому как устьица, существовавшие много миллионов лет назад, выглядят похожими на современные устьица.
