Красные клены в крупных городах оказались здоровее и продуктивнее

Исследователи изучили, как красные клены — устойчивые местные деревья, хорошо приживающиеся в городских условиях — адаптируются к изменениям среды и зависит ли эта реакция от размера города.

Оказалось, что деревья в более крупных городах на самом деле здоровее и продуктивнее, чем в менее плотно застроенных районах.

Чтобы определить реакцию деревьев на разную степень урбанизации, команда сравнила леса в Ньюарке (Делавэр) и Филадельфии (Пенсильвания). В лесных фрагментах сети FRAME в каждом городе собирали данные для измерения размера и возраста деревьев, изотопного состава азота в листве, содержания питательных веществ и тяжелых металлов, стресс-отвечающих метаболитов, а также состояния окружающей почвы.

Деревья не только акклиматизировались к городским условиям, но красные клены в более плотно застроенных лесах Филадельфии оказались здоровее и продуктивнее, чем те, что окружены меньшей урбанизацией в Ньюарке.

«У нас разный уровень отложения азота из-за выхлопных газов, строительные материалы добавляют избыток кальция в лесные почвы, уровень углекислого газа повышен из-за плотности населения, а непроницаемые поверхности, такие как дороги и здания, удерживают тепло и нагревают город в явлении, которое мы называем эффектом городского теплового острова», — пояснил соавтор исследования Ковел Макдермот. — «Наша цель состояла в том, чтобы оценить соединения, указывающие на здоровье и стресс, в листьях красных кленов, сталкивающихся с этими условиями в лесах, встроенных в крупный, сильно урбанизированный город, по сравнению с небольшим, довольно урбанизированным городом».

Люди обычно думают, что городские экосистемы испытывают дефицит питательных веществ, но мы видим, что в этих системах более высокие питательные нагрузки, которые поддерживают продуктивность.

Например, в Филадельфии много строительства с использованием бетона. Бетон — это вещество, содержащее кальций, магний и алюминий. В процессе строительства и сноса, которые часто происходят в городах, эти материалы в конечном итоге разрушаются и становятся доступными источниками пищи для растений.

Чтобы создать барьеры для стрессоров, таких как чрезмерная жара или тяжелые металлы, деревья производят стресс-экранирующие и сигнальные соединения, которые защищают хлоропласты и митохондрии от окислительного стресса, позволяя дереву процветать. Однако существует компромисс в распределении ресурсов между ростом и развитием и постоянной защитой от стресса. Почвенные условия в Филадельфии, в отличие от Ньюарка, где наблюдалась деградация из-за прошлых сельскохозяйственных практик, были более богаты питательными веществами, поэтому в этих экосистемах было достаточно азота, чтобы позволить деревьям производить дополнительные стресс-отвечающие соединения, одновременно становясь более здоровыми и продуктивными лесами.

Макдермот надеется, что это исследование красного клена послужит основой для будущих исследований других видов, часто встречающихся в городских системах.

«Это дает нам представление о том, как правильно сажать деревья в городах», — сказал Макдермот. — «Мы не можем сосредоточиться только на украшении. Нам необходимо поддерживать экологическую устойчивость. Речь идет о предписанном озеленении — посадке правильных видов деревьев, в правильном месте, в правильных почвенных условиях и по правильным причинам».