Как пустынное дерево выживает в экстремальной жаре и с каким уникальным риском столкнулось

Новое исследование показало, что изнуряющая летняя жара и засуха на юго-западе США создают двойную угрозу для деревьев, пытающихся регулировать свою температуру, ставя под риск критическую часть пустынной экосистемы.

Исследование, опубликованное в октябре в Proceedings of the National Academy of Sciences, было посвящено знаковому тополю Фремонта, имеющему большое экологическое значение из-за его способности поддерживать другую биоту. Это дерево также устойчиво: оно может процветать как в летнюю жару Финикса, так и в зимние холода Флагстаффа.

Однако, по мере усиления волн жары, ключевой аспект выживаемости деревьев — их механизм охлаждения через листья — оказывается под всё большей угрозой. Проблема не только в жаре, но и в том, что для охлаждения листьев деревьям нужна вода, а её становится всё меньше из-за изменения климата и изменения естественных водосборов плотинами.

"Ограничение водных ресурсов, вызванное деятельностью человека, в сочетании с увеличением жары и засухи на юго-западе будет очень тяжелым для этих деревьев. Это, в свою очередь, создаст потерю среды обитания и стресс для других видов, которые зависят от тополей: для тени, пищи (например, бобров) и мест гнездования", — отмечают авторы.

Что обнаружили исследователи

Ученые использовали деревья в горшках в Ботаническом саду пустыни, что позволило контролировать факторы окружающей среды, чтобы изучить, как растения справляются с усиливающимися волнами жары. Они выбрали четыре популяции тополя Фремонта из разных условий. В июле 2023 года, самом жарком месяце в мире на тот момент, они прикрепили датчики к листьям для измерения температуры деревьев.

Они обнаружили, что деревья по-прежнему способны охлаждать листья ниже смертельных порогов с помощью испарительного охлаждения, подобно тому, как человек потеет. Даже в условиях экстремальной жары тополя Фремонта выживали. Это хорошая новость, но с одной важной оговоркой — деревьям необходим доступ к достаточному количеству воды, что становится всё менее гарантированным по мере потепления, иссушения и роста населения на юго-западе.

"Даже когда температура достигала 118°F (около 48°C), что было стрессом и для деревьев, и для исследовательской группы, деревья смогли предотвратить перегрев, особенно те, что были из самых жарких мест нижней части реки Колорадо. Однако экспериментальное ограничение воды уровнировало условия, и деревья из всех четырех популяций пострадали от сочетания теплового стресса и засухи", — сообщили ученые.

Что это значит?

Для любящего воду тополя Фремонта эти выводы вызывают беспокойство. Деревья процветают, когда их корни находятся в воде, а это значит, что мы потеряем их по мере высыхания как надземных, так и подземных потоков.

Исследователи указывают на озеро Хавасу, где раньше была яркая популяция тополей Фремонта, погибшая из-за ограниченной доступности воды и экстремальной жары. Гибель этого пустынного леса уничтожила критически важные места обитания для птиц и других животных, которые полагаются на деревья как на убежище от сильной жары. Даже если вода вернется, маловероятно, что деревья восстановятся. Фактически, ареал тополя Фремонта, который был довольно широким и разнообразным, скорее всего, сузится в ближайшие годы.

Потеря этих пустынных лесов также, вероятно, негативно скажется на населении Аризоны и юго-запада. Здоровые деревья охлаждают ручьи, увеличивают содержание кислорода, обеспечивают тень во время походов, сплавов или отдыха на природе, помогают контролировать эрозию вдоль водных путей и повышают биоразнообразие на общественных землях.

"Тополя являются важной частью так называемой 'зеленой ленты' вдоль наших пустынных рек, которая дает нам эту тень", — подчеркивают авторы.

Следующим шагом для исследователей станет посадка деревьев из более жарких условий в деградировавшие районы, чтобы помочь восстановить эти экосистемы. Эта работа также закладывает основу для будущего восстановления и защиты этих важных экосистем.