Фотопериод и температура определяют возобновление вторичного роста у хвойных Северного полушария

Деревья лесов играют критическую роль в регуляции глобальных циклов углерода, воды и энергии и смягчении глобального потепления. Фенология деревьев — ключ к пониманию обратных связей между наземной растительностью и климатом Земли. Недавнее потепление климата изменило сезонные сроки первичного (например, распускание почек, развертывание листьев и цветение) и вторичного (например, активность камбия, формирование ксилемы и флоэмы) роста деревьев.

Однако факторы окружающей среды, запускающие начало ксилемогенеза весной, и его клеточные механизмы были плохо изучены, что затрудняет эффективную оценку продуктивности наземных лесов и углеродного бюджета в условиях глобального потепления.

Экологи из Южно-Китайского ботанического сада Китайской академии наук определили множественные экзогенные факторы, влияющие на начало ксилемогенеза, и количественно оценили ключевые драйверы возобновления вторичного роста у хвойных Северного полушария.

Ученые использовали уникальную обширную базу данных по ксилемогенезу для 21 вида хвойных, распространенных на 79 участках от 23° с.ш. до 67° с.ш., охватывающих субтропические и бореальные биомы Северного полушария.

Они количественно доказали, что начало формирования ксилемной ткани у хвойных Северного полушария в первую очередь определяется фотопериодом и среднегодовой температурой (MAT), и лишь во вторую очередь — весенним прогревом, зимним охлаждением и доступностью влаги. Фотопериод взаимодействует с MAT и играет доминирующую роль в регуляции начала роста вторичных меристем, в отличие от его пока еще не количественно оцененной роли в весенней фенологии первичных меристем.

"Эти результаты дают уникальное и глубокое доказательство того, как ксилемогенез у хвойных Северного полушария регулируется экзогенными факторами. Это можно включить в современные модели Земли, улучшив прогнозирование наземных циклов углерода, воды и энергии в сценариях глобальных изменений и усилив наземные и дистанционные данные", — сказал профессор Хуан Цзяньго, первый автор исследования.

"В целом, это исследование дает более глубокое понимание того, как лесные экосистемы реагируют и адаптируются к потеплению климата через фенологические изменения в контексте глобальных изменений и смягчения уровня атмосферного CO₂. Будущие исследования, определяющие, как экзогенные факторы регулируют другие фазы ксилемогенеза, могут дать более глубокое понимание механизмов акклиматизации лесов и деревьев", — добавил профессор Хуан.