Прибрежные секвойи Калифорнии в сильную жару почти перестают фотосинтезировать

Новая работа Калифорнийского университета в Дейвисе опирается на измерения, которые два года снимали дважды в месяц. У прибрежных секвой листья в периоды сильной жары заметно снижают фотосинтез: дерево замедляет и «дыхание», и набор углерода, потому что не успевает остыть. Авторы изучали деревья в округе Мендосино, ближе к южной границе ареала, и специальными приборами проверяли, идёт ли фотосинтез в отдельных листьях.

Устьица на листе делают сразу две вещи: впускают углекислый газ и выпускают воду. Открытые поры означают, что дерево забирает углерод и при этом теряет влагу; закрытые берегут воду, но почти останавливают фотосинтез. Лили Клайнк, аспирантка Дейвиса и первый автор работы, сравнивает лист с тёмной поверхностью на солнце: он нагревается быстрее окружающего воздуха.

Охлаждение идёт за счёт испарения, как у человека с потом, но только если воде есть откуда уходить. В волны жары секвойи доходят до точки, где остыть уже не получается, и держат устьица закрытыми. Влага сохраняется, зато новый углерод не поступает и не складывается в запас, из которого дерево могло бы расти.

Для физиологии это не мелочь: если углерода не хватит на смену листвы, следующий сезон фотосинтез пойдёт слабее, голод усилится, и цепочка может дойти до гибели. Похожее уже видели у тропических деревьев, но для прибрежных секвой такой ответ на тепловой стресс описан впервые. Крис Стилл, лесной эколог Университета штата Орегон, в исследовании не участвовал и называет это углеродным голоданием: лист для растения дорог в постройке, и терять его без запаса углерода опасно.

Большая часть секвойных лесов Калифорнии и тихоокеанского северо-запада сегодня — молодняк, посаженный за последние пару столетий. По сравнению со старовозрастными родственниками эти деревья «голоднее»: им нужно много углекислого газа, чтобы вытягиваться вверх. При этом за счёт массы и долгой жизни секвойные леса запасают больше углекислого газа на акр, чем любой другой лес мира.

Энтони Амброуз, физиолог растений и сооснователь Ancient Forest Society, видит здесь двойной ущерб. Меньше связывания углерода — это уже слабее отрицательная обратная связь для климата, а сами деревья, даже выжив, вырастут не такими крупными. Тогда на ветвях останется меньше места для папоротников и почвенных матов, сократится среда для тех, кто там живёт, и прежняя высота тоже может не вернуться.

У прибрежных секвой есть и другой, очень узкий союзник — туман Северной Калифорнии и тихоокеанского северо-запада. Кроны настолько высоки, что входят в слой тумана и берут воду прямо из воздуха; туман ещё и затеняет лес, поэтому внутри заметно прохладнее, чем рядом. Более тёплый океан и сухой воздух делают туман реже, и деревья теряют привычную защиту как раз тогда, когда жара усиливается.

Тодд Доусон, экофизиолог растений из Калифорнийского университета в Беркли, тоже не входил в авторский коллектив и говорит о двойном ударе: воды меньше, а тепловой стресс уже здесь. Секвойи привыкли к узкому коридору примерно от 8 до 27 градусов Цельсия, то есть около 46–80 по Фаренгейту. В Калифорнии, как и в других местах, тянутся куда более тёплые дни, а туман, который обычно работает как кондиционер, сократился на 30–40 процентов.

Те же качели бьют по жизни наверху. Амброуз предупреждает: если чрезмерная жара держится всё лето, почвенные маты и папоротники высыхают быстрее, и саламандрам с птицами может не остаться места. Тогда эффект пойдёт каскадом по всему ярусу, который держится на этих кронах.

Этот ярус устроен плотно. Странствующая саламандра способна провести весь цикл жизни на вершине одного дерева. Гнездование мраморного пыжика, морской птицы, оставалось загадкой до 1974 года, пока обрезчик не наткнулся на гнездо в 150 футах над землёй.

Случайное семя ситхинской ели, дуба или даже другой секвойи может прорасти отдельным деревом среди ветвей гиганта. Тысячелетиями секвойи держали эту систему и переживали пожары, губительные для других пород; они же кормят вдохновение и приносят калифорнийскому туризму миллионы долларов. После спада жары картина пока не катастрофическая.

За два года наблюдений листья не приспособились к теплу, но и не потеряли способность к фотосинтезу, когда жара уходила. Клайнк говорит, что осенью и зимой температуры возвращаются к обычным и дают деревьям восстановиться. Через пять или десять лет, если станет ещё жарче и волны тепла участятся, неизвестно, останется ли это окно.

Изученные ею деревья могли бы жить больше тысячи лет; вопрос в том, дадут ли им это сделать.