Учёные выяснили, как мангровые деревья выживают в условиях высокой солёности и засухи. Исследование, опубликованное 24 апреля в журнале Tree Physiology, показало, что мангровые растения делают ставку не на эффективность транспортировки воды, а на максимальную гидравлическую безопасность.
Работу провели исследователи из Сишуанбаньского тропического ботанического сада Китайской академии наук совместно с коллегами. Учёные изучали механизмы, позволяющие мангровым деревьям сохранять работоспособность системы водоснабжения в экстремальных условиях прибрежной среды.
Мангровые деревья постоянно сталкиваются с двумя серьёзными угрозами — высокой солёностью воды и частыми засухами. При нарушении внутренней системы транспортировки воды растения погибают. Исследователи обратили внимание на особенности анатомии сосудов ксилемы, включая различные типы перфорационных пластин и структуру пор.
В ходе работы специалисты измерили 27 гидравлических, анатомических и связанных с порами характеристик у восьми видов мангровых деревьев на острове Хайнань на юге Китая. Четыре вида имели простые перфорационные пластины сосудов, а ещё четыре — лестничные.
Несмотря на существовавшие ранее теории о значительном влиянии типа перфорационных пластин на эффективность транспортировки воды, исследование не выявило существенной разницы между двумя группами по гидравлической проводимости или устойчивости к эмболии — опасному нарушению движения воды в сосудах растения.
Учёные установили, что все изученные виды придерживаются единой стратегии выживания. Она заключается в высокой устойчивости к эмболии при относительно низкой эффективности переноса воды по сравнению с другими древесными растениями мира.
Исследование также выявило компромисс между безопасностью и эффективностью. Более устойчивые к засухе виды имели узкие сосуды, толстые стенки, повышенную долю живых клеток осевой паренхимы и более отрицательные минимальные водные потенциалы. Такие особенности снижали риск полного отказа системы водоснабжения во время засухи.
Неожиданным выводом стала тесная связь между формой перфорационных пластин и архитектурой пор. Виды с лестничными пластинами обладали более крупными мембранами и отверстиями пор, но меньшим их количеством. У видов с простыми пластинами, напротив, наблюдалось большое число мелких пор, расположенных близко друг к другу. Именно различия в размере и форме пор оказались важным фактором гидравлической безопасности.
По словам исследователей, работа позволила подробно объяснить анатомические механизмы, благодаря которым мангровые деревья сохраняют устойчивость системы водоснабжения в условиях гиперсолёности и дефицита влаги.
«Наши результаты показывают, что для выживания мангровых деревьев в гиперсолёных приливно-отливных зонах приоритетом эволюции стало повышение гидравлической безопасности, а не эффективности», — заявил учёный Чен Яцзюнь из XTBG. По его словам, устойчивость мангровых деревьев определяется сложным взаимодействием анатомии сосудов, распределения живых клеток и структуры пор.
