История

Хвойные деревья могут превращаться в стекло, предупреждает корреспондент BBC Earth.

Каждый год люди собираются в семейном кругу под настоящими или искусственными вечнозелеными деревьями и отмечают Новый год и Рождество. Но далеко не все знают о том, какими необычайными свойствами обладают ели, сосны и пихты. В природе вечнозеленые хвойные деревья выдерживают резкие смены температур, вырастают до поразительной высоты и образуют экосистемы, в которых укрываются удивительные создания. Мы раскроем вам несколько секретов новогодних елей и расскажем об их непростой жизни, проходящей в борьбе за выживание.

1. Хвойные деревья могут превращаться в стекло

Хотите фокус? Возьмите веточку сибирской ели (Piceaobovata) или сосны обыкновенной (Pinussylvestris) и поместите ее в емкость, заполненную жидким азотом, температура которого составляет -196°С (только не забудьте про специальное защитное оборудование). Если перед этим растение было охлаждено примерно до -20°С, оно выживет.

Эта сверхъестественная морозоустойчивость помогает хвойным выживать в сибирской тайге, где температура воздуха зимой регулярно опускается ниже -60°С. Однако специалист по психологии растений из Норвежского университета науки и технологий Ричард Стримбек признает, что науке пока доподлинно не известно, как именно им это удается. Вероятнее всего, древесная ткань, по сути, превращается в стекло.

Под "стеклом" в данном случае понимается твердое тело, не имеющее кристаллической структуры, - примерно как оконное стекло, только состоящее не из кварца, а из молекул воды, сахаров и белков.

Хвойные деревья обладают невероятной морозоустойчивостью

"Когда молекулы находятся в таком остекленевшем состоянии, они не могут двигаться, а значит, не могут ни на что реагировать", - поясняет Стримбек. При первичном охлаждении обмен веществ у деревьев, по сути, прекращается, поэтому экстремальные температуры не причиняют клеткам никакого вреда. С приближением зимы деревья также вытягивают из клеток воду в окружающие ткани, чтобы раздувшиеся кристаллики льда не разорвали стенки клеток.

Процесс подготовки к холодам называется "одревеснение". О том, когда начинать готовиться, деревья, по-видимому, узнают по сезонным изменениям в световом и температурном циклах, но как именно работает этот механизм, по словам Стримбека, - пока загадка.

2. В хвойных деревьях живут тарантулы

Далеко к югу от Сибири, на другом конце земли, ели живут в тесном симбиозе с тарантулами.

В горной системе Южные Аппалачи, расположенной на юго-востоке США, на границе штатов Теннесси и Северная Каролина, в еловых лесах, произрастающих на высоте от 1 645 метров над уровнем моря, живут одни из самых маленьких в мире тарантулов - Microhexuramontivaga.

В длину эти коричневые паучки достигают всего лишь четверти сантиметра. Крошечные создания считаются исчезающим видом, и их нелегко найти - они селятся только на некоторых пиках и живут совсем маленькими стайками. По данным Службы охраны рыбных ресурсов и диких животных США, на одной из гор в Северной Каролине они встречаются лишь там, где выходит на поверхность горная порода, да еще на расположенном неподалеку валуне.

Редкий паук из рода микрогексур

Скалистые мшистые поверхности, на которых обитают эти тарантулы, должны быть достаточно прохладными и влажными - такие места встречаются под пихтами Фразера (Abiesfraseri) и красными елями (Picearubens). Избыток солнечного тепла высушивает почву, делая ее непригодной для жизни пауков, а избыток воды смывает их трубчатые паутинки, которые они сплетают в малюсеньких промежутках между камнями и слоями мха.

3. Хвойные деревья - одни из самых высоких

Большинство елок, упирающихся в потолок наших гостиных, имеют возраст не более десяти лет. Но если создать им все необходимые условия и дать достаточно времени, ели могут вымахать необычайно высокими.

Так, самая высокая в мире дугласовая пихта, выросшая в округе Куз в штате Орегон на северо-западе США, поднимается над мягкой лесной подстилкой на высоту 99,7 метра. Это самое высокое в мире хвойное дерево, не считая вечнозеленой секвойи. Самая высокая секвойя растет в Национальном парке "Редвуд" в штате Калифорния (США) - она носит название "Гиперион" и возвышается над своими собратьями, достигая 115,55 метров.

На самом деле, деревья и не могут вырастать намного выше - это было установлено по итогам проведенного в 2004 году исследования, результаты которого были опубликованы в британском научном еженедельнике Nature. Авторы сообщают, что на высоте 122-130 метров из-за земного притяжения дереву становится слишком трудно проталкивать воду через ткани еще дальше вверх.

Сосны-великаны

Стримбек, который не участвовал в проведении исследования, говорит, что даже по строению дерева заметно, какая это тяжелая работа: клетки игл на верхушке очень высоких деревьев меньше, чем в иглах, расположенных ниже (клетки растений увеличиваются в размерах отчасти за счет давления воды).

4. Хвойные деревья создают собственные экосистемы

Дерево, высота которого равна длине футбольного поля, - это целый самостоятельный мир.

"Если смотреть с верхушки дерева, это как отдельный биом", - рассказывает Брайан Френч, специалист по восхождению на деревья и соучредитель некоммерческой организации "Покорение великанов" в штате Орегон (США), цель которой состоит в измерении и сохранении наиболее старых и крупных деревьев. Вместе со своим партнером по восхождениям и по организации Уиллом Кумджьяном Френч регулярно забирается на самые высокие вечнозеленые деревья Западного побережья США, в том числе на ту самую дугласовую пихту, которой принадлежит титул мирового чемпиона по высоте.

Поднимаясь наверх, они словно проходят через разные слои живой природы. Как говорит Френч, у некоторых из наиболее высоких деревьев ветви начинаются только на высоте 30-60 метров, и для того чтобы закрепить веревки и взобраться на них, приходится использовать арбалеты или гигантские рогатки. У подножия дерева пружинит влажная лесная подстилка, но на макушке прохладно и сухо из-за почти непрекращающегося ветра.

"Иногда природа там кажется суровой и даже неприветливой", - говорит Кумджьян.

В природе на елях активно произрастают лишайники

Но неприветливая - не значит безжизненная. В дуплах и на ветвях гигантских вечнозеленых деревьев укрываются птицы, в том числе исчезающие пятнистые неясыти, и млекопитающие, такие как белки-летяги и красные древесные полевки, которые могут целыми поколениями жить на одном дереве, ни разу не ступая на землю. Лишайники, которые чувствуют себя вольготно только на старых разросшихся деревьях, становятся для белок-летяг зимней кормовой базой. В 2008 году члены организации "Покорение великанов" даже обнаружили двух дымчатых саламандр, живущих в дупле дугласовой пихты на высоте 76 метров над землей.

Более молодые и низкие деревья не могут заменить эти старые мощные обиталища. "На формирование таких старых больших деревьев и связанных с ними экосистем уходят сотни лет", - говорит Френч.

5. В будущем хвойные деревья могут пострадать от изменений климата

Хвойные деревья неплохо приспосабливаются к окружающей среде и могут расти вне своей естественной среды обитания. Так, пихта Фразера, которая встречается в природе только на самых высоких пиках американских Южных Аппалачей, стала одним из самых популярных в Северной Америке деревьев, которые наряжают на Рождество. Теперь этот вид выращивают даже в штатах Мичиган и Орегон, в тысячах километров от Аппалачей, а недавно его стали разводить и в Великобритании.

Однако ученые беспокоятся о том, как изменение климата может повлиять на вечнозеленые растения. По словам Стримбека, если зимой будет недостаточно холодно, некоторые виды деревьев могут просто не получить необходимые сигналы для того, чтобы вовремя "проснуться" весной.

Кроме того, температура может повлиять и на рост деревьев. Коллектив ученых под руководством Говарда Нойфельда из Аппалачского университета штата Северная Каролина (США) исследуют эту гипотезу на хвойных деревьях. Измеряя их высоту в лесных хозяйствах, расположенных на различной высоте над уровнем моря, Нойфельд и его коллеги надеются определить, как повышение и понижение температуры влияют на физиологию дерева. К примеру, в более старых иголках менее активно происходит процесс фотосинтеза, посредством которого солнечный свет превращается в энергию. Как объясняет Нойфельд, изменение температуры может влиять на скорость старения игл.

Что ждет хвойные деревья в будущем?

Слишком жаркая погода тоже может повредить елям, соснам и их родственникам, поскольку эти деревья попросту не приспособлены для жизни в теплых странах. По словам Нойфельда, при температуре примерно -2,8°С фотосинтез замедляется, а потеря воды через испарение ускоряется.

Нойфельд убежден, что это исследование имеет большое значение для понимания физиологии наших любимых вечнозеленых деревьев. Возможно, с его помощью удастся сберечь это главное украшение новогодних праздников, если лесники вовремя подготовятся к грядущим изменениям климата.

"По крайней мере, мы сможем дать лесникам информацию о зависимости между развитием дерева и высотой над уровнем моря", - пояснил ученый.