Как конкуренция растений за подземное пространство влияет на климат и урожай
Растения конкурируют не только за солнечный свет, но и под землёй, меняя стратегию использования ресурсов, когда рядом есть соседи. Исследование международной команды под руководством аспиранта Принстона Сиро Кабаля, опубликованное в Science, проливает свет на эту подземную жизнь.
Команда использовала математическое моделирование и эксперименты в теплице с перцем, чтобы выяснить, меняют ли растения инвестиции в корневую систему при одиночной посадке и рядом с соседом.
Модель предсказала два сценария при совместном использовании почвы:
- «Сотрудничество»: растения разделяют корневые системы, уменьшая перекрытие, и производят меньше корней в целом, чем поодиночке.
- Конкуренция: чувствуя снижение ресурсов из-за соседа, растение укорачивает корни с его стороны, но усиленно инвестирует в корни прямо под своим стеблем.
Эксперимент подтвердил, что результат зависит от расстояния между растениями:
- При близкой посадке растения увеличивают локальные инвестиции в корни и сокращают их горизонтальное распространение, чтобы уменьшить перекрытие с соседом.
- При дальней посадке они, вероятно, будут инвестировать в корни меньше, чем одиночное растение.
Сценария «трагедии общин» (истощения ресурсов из-за чрезмерной конкуренции) обнаружено не было: общая биомасса корней и относительные инвестиции в корни по сравнению с надземными структурами (включая количество семян) у одиночных и растущих в паре растений не различались.
Значение исследования:
Поскольку около трети углерода растительной биомассы запасается в корнях, понимание динамики их роста в разных условиях поможет точнее прогнозировать поглощение углерода и смягчать изменение климата. Эти знания также важны для оптимизации производства продуктов питания и максимальной урожайности сельскохозяйственных культур.