Частицы в воздухе повышают уязвимость деревьев к засухе

Осаждение атмосферных частиц на листьях усиливает транспирацию растений и повышает риск их страдания от засухи. Таким образом, твердые частицы могут вносить более значительный вклад в гибель деревьев и деградацию лесов, чем предполагалось ранее. К такому выводу пришли авторы исследования в теплицах под руководством Боннского университета, сравнивавшие саженцы деревьев, выращенные в почти лишенной частиц или в нефильтрованной атмосфере. Результаты публикуются в Environmental Research Letters.

Влияние частиц на здоровье человека широко изучено, но мало что известно об их воздействии на растения. Феномен повреждения лесов после засушливых лет ускоряется по всему миру, о чем сообщали из юго-запада США и недавно из Африки, где гибнут крупные баобабы. «Существуют разные объяснения этих региональных событий, но всеобъемлющего объяснения все еще нет», — отмечает доктор Юрген Буркхардт из Института растениеводства и сохранения ресурсов (INRES) Боннского университета.

Крошечные поры в листьях, устьица, регулируют количество водяного пара, выделяемого в атмосферу, но также пропускают CO₂, необходимый для фотосинтеза. Это создает для растений дилемму между жаждой и голодом. «Растения адаптировали регуляцию устьиц к условиям среды в ходе эволюции, но концентрации частиц сегодня гораздо выше, чем в прошлом», — говорит Буркхардт.

Ученые из Боннского университета совместно с коллегами из Великобритании, Хорватии и США обнаружили, что твердые частицы влияют на работу устьиц. Саженцы сосны обыкновенной, пихты белой и дуба черешчатого, выращенные в теплицах с фильтрованным, почти чистым воздухом, испаряли меньше воды, чем саженцы, подвергавшиеся воздействию умеренно загрязненного воздуха Бонна. Это наблюдалось даже при полностью закрытых устьицах.

Значительная часть атмосферных частиц гигроскопична и способствует конденсации влаги. На поверхности листьев эти частицы могут взаимодействовать с водяным паром, образуя тонкие, но высококонцентрированные солевые растворы. «Эти растворы могут проникать в устьица в виде жидких пленок, создавая непрерывные водные связи между внутренней частью листа и его поверхностью», — объясняет Буркхардт. Это действует как фитиль, выводя воду через устьичные поры наружу, что частично лишает устьица контроля над транспирацией и повышает уязвимость растений к засухе.

В электронном микроскопе солевые растворы видны как корочки, присутствующие на саженцах из нефильтрованного воздуха, но отсутствующие на растениях из чистого воздуха. «Подобные корочки наблюдали на поврежденных деревьях в прошлом, и явление называли "деградацией воска", но его происхождение оставалось неясным, — говорит ученый. — Твердые частицы, которые обычно представляют как мелкие гранулы, не рассматривались как способствующий фактор».