У растений открыли второй слой корней
Растения и деревья пускают корни в землю, чтобы получать питательные вещества и воду из почвы. До сих пор считалось, что с глубиной плотность корневой системы снижается. Однако новое исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, выявило второй, более глубокий слой корней — для доступа к дополнительным ресурсам.
Эти неизученные ранее модели корнеобразования меняют представления о реакции экосистем на изменения окружающей среды. И что еще важнее, предполагают, что растения могут транспортировать и накапливать углерод глубже, чем считается — это особенно актуально на фоне рекордного уровня CO₂ за последние 800 000 лет.
«Понимание того, на какую глубину прорастают корни, крайне важно, поскольку более глубокие корни могут означать более безопасное и долгосрочное хранение углерода. Суровые условия на глубине могут препятствовать разложению органики микробами, не позволяя углероду возвращаться в атмосферу. Современные экологические наблюдения и модели обычно ограничиваются поверхностными слоями. Не углубляясь достаточно, мы могли упустить естественный механизм хранения углерода в глубоких слоях почвы», — говорит доцент кафедры экологических исследований Нью-Йоркского университета Минчжэнь Лу.
В исследовании использованы данные Национальной экологической обсерватории (NEON). База данных NEON включает образцы, собранные с глубины до двух метров, что значительно глубже, чем традиционные экологические исследования, ограничивающиеся 30 сантиметрами. Такой подход позволил ученым обнаружить дополнительные паттерны корнеобразования в различных климатических зонах и типах экосистем — от тундры Аляски до тропических лесов Пуэрто-Рико.
Чтобы лучше понять стратегии растений по добыче ресурсов и их устойчивость к изменениям окружающей среды, исследователи сосредоточились на трех вопросах:
- Как меняется количество корней с глубиной?
- Какие факторы влияют на распределение корней по глубине?
- Используются ли питательные вещества в глубоких слоях почвы так же интенсивно, как в поверхностных, или меньше/больше?
Оказалось, что почти в 20% изученных экосистем корни демонстрируют два пика распределения по глубине — явление, названное бимодальностью. Второй, более глубокий слой корней, часто на глубине более метра, совпадает с богатыми питательными веществами слоями почвы. Это говорит о том, что растения развиваются ранее неизученными способами, чтобы получать дополнительные ресурсы.
«Современное понимание корневой системы буквально слишком поверхностно. Над землей у нас "орлиное зрение" благодаря спутникам и дистанционному зондированию, но под землей мы видим, как кроты, — сравнивает Лу. — Ограниченная видимость под землей означает, что мы не можем полностью оценить способность растений накапливать углерод в глубоких слоях почвы».
«Глубокие корни растений могут как увеличивать накопление углерода в почве в одних условиях, так и приводить к его потерям в других из-за стимуляции почвенных микробов. Это открытие открывает новые направления для изучения влияния бимодальных корневых систем на динамику питательных веществ, круговорот воды и долгосрочную способность почв хранить углерод», — добавляет соавтор Авни Малхотра, ведущий автор сопутствующего исследования, изучавшего связь между распределением корней и запасами углерода в почве.
«Ученым и политикам необходимо заглянуть глубже, поскольку эти упускаемые из виду слои почвы могут содержать ключи к пониманию и управлению экосистемами в условиях быстро меняющегося климата. Хорошая новость в том, что растения, возможно, уже естественным образом смягчают изменение климата активнее, чем мы думали. Нужно просто копнуть глубже, чтобы полностью раскрыть их потенциал», — заключил Лу.
