Деревья помнят засуху: учёные обнаружили следы пережитого водного стресса в листьях

15.10.2026, 15:58 ecology.md

Дерево может пережить засуху, дождаться возвращения дождей и снова выглядеть совершенно здоровым — однако это ещё не означает, что пережитый стресс исчез бесследно. Новые исследования физиологии растений показывают, что последствия дефицита воды способны сохраняться после окончания самой засухи и проявляться в работе листьев, обмене веществ, фотосинтезе и реакции растения на последующие экстремальные периоды. Учёные всё чаще говорят об экологической «памяти» растений — способности предыдущего опыта изменять их дальнейшую реакцию на окружающую среду. Для Ecology.md эта тема особенно интересна в условиях участившихся засух в Европе и Молдове: лес, переживший несколько тяжёлых сезонов, может внешне восстановиться, но физиологически он уже не обязательно является тем же лесом, каким был до засухи.

Когда речь идёт о климатической истории деревьев, прежде всего вспоминают годичные кольца. Их ширина, плотность древесины и химический состав действительно позволяют реконструировать периоды холода, жары, избытка или недостатка влаги, иногда на протяжении сотен и даже тысяч лет. Но дерево хранит информацию об окружающей среде не только в древесине. Листья представляют собой чрезвычайно чувствительную биологическую систему, которая практически в реальном времени реагирует на температуру, влажность воздуха, доступность воды в почве и интенсивность солнечного излучения. Во время засухи растение вынуждено принимать своеобразные физиологические решения: закрывать устьица на поверхности листьев, уменьшать испарение воды, ограничивать поступление углекислого газа и, как следствие, снижать интенсивность фотосинтеза. Одновременно меняется работа гормональной системы растения, перераспределяются ресурсы между листьями, корнями и древесиной, а клетки запускают механизмы защиты от обезвоживания.

На первый взгляд после возвращения дождей ситуация должна быстро нормализоваться. Почва снова насыщается влагой, корни получают воду, листья открывают устьица, а фотосинтез восстанавливается. Однако многочисленные эксперименты последних лет показывают, что восстановление далеко не всегда означает полное возвращение к исходному состоянию. После сильного водного стресса некоторые физиологические процессы продолжают отличаться от тех, которые наблюдались до засухи. У растения может измениться чувствительность устьиц, характер использования воды, концентрация отдельных метаболитов, содержание пигментов и антиоксидантных соединений. Меняется и соотношение стабильных изотопов углерода в растительной ткани — один из показателей, позволяющих исследователям понять, каким образом растение регулировало газообмен и использование воды в период формирования листа.

Именно поэтому понятие «память засухи» постепенно становится важным направлением экологии растений. Разумеется, дерево ничего не «помнит» в человеческом смысле этого слова. У него нет нервной системы и мозга, в котором сохранялись бы воспоминания. Под памятью здесь понимается способность организма после пережитого воздействия изменить реакцию на последующее воздействие. Такая память может существовать на нескольких уровнях — от накопления определённых веществ и изменения активности ферментов до перестройки экспрессии генов и эпигенетических механизмов, регулирующих их работу. В результате растение, уже столкнувшееся с дефицитом воды, при новой засухе иногда реагирует быстрее или экономнее расходует влагу. В других случаях происходит противоположное: предыдущий стресс ослабляет организм, повреждает проводящие ткани и уменьшает его способность выдержать следующий экстремальный период.

Эта двойственность особенно важна. Было бы слишком просто представить природную память как универсальный механизм закаливания: один раз пережив засуху, дерево якобы становится сильнее. В действительности результат зависит от вида, возраста растения, продолжительности и интенсивности засухи, состояния почвы, температуры, последующего периода восстановления и множества других факторов. Умеренный стресс действительно способен подготовить некоторые растения к повторному дефициту воды — явление, которое иногда называют стрессовым праймингом. Но слишком сильная или продолжительная засуха может оставить повреждения, которые не исчезнут даже после возвращения осадков. Особенно опасна последовательность нескольких засушливых лет, когда времени для полноценного восстановления между экстремальными событиями оказывается недостаточно.

Одним из наиболее уязвимых элементов дерева является его гидравлическая система. Вода поднимается от корней к кроне по тончайшим проводящим структурам благодаря сложному сочетанию физических процессов. Во время сильной засухи натяжение водяного столба возрастает, и в проводящих сосудах могут возникать воздушные пузырьки — эмболии, нарушающие транспорт воды. Если повреждение становится значительным, отдельные ветви начинают усыхать, а в тяжёлых случаях дерево может погибнуть. При этом внешние признаки иногда появляются значительно позже первоначального стресса. Именно поэтому массовое усыхание лесов после экстремальной засухи может продолжаться и в последующие годы, даже если количество осадков временно вернулось к норме.

Листья позволяют увидеть другую сторону этого процесса. Их химический состав отражает не только текущее состояние растения, но и стратегию, которую оно использовало в период роста. Например, анализ стабильных изотопов углерода позволяет оценивать эффективность использования воды: насколько много углерода растение получило посредством фотосинтеза относительно количества потерянной влаги. Другие химические показатели способны рассказать о накоплении защитных соединений, работе антиоксидантной системы и перераспределении питательных веществ. Современные методы спектроскопии, метаболомики и дистанционного зондирования постепенно позволяют переходить от анализа отдельных листьев к наблюдению за целыми лесными массивами. В перспективе спутники, беспилотники и наземные датчики смогут обнаруживать признаки физиологического стресса раньше, чем лес начнёт заметно желтеть или усыхать.

Это принципиально меняет представление о последствиях засухи. Традиционно состояние леса нередко оценивается визуально: если кроны зелёные, листья появились вовремя, а массового усыхания нет, значит экосистема восстановилась. Но физиология растений показывает, что внешнее благополучие может быть обманчивым. Деревья способны некоторое время поддерживать нормальный внешний вид за счёт внутренних резервов. Снижение прироста древесины, изменение работы корней или ухудшение водного транспорта становятся заметными значительно позже. Получается своеобразный экологический долг: последствия экстремального года могут проявляться через несколько сезонов.

Для Европы этот вопрос становится всё более актуальным. Волны жары и продолжительные периоды недостатка осадков последних десятилетий затронули леса Центральной, Южной и Восточной Европы. Особенно чувствительными оказываются насаждения, растущие на границе климатической зоны своего оптимального существования. Дерево, прекрасно чувствовавшее себя в определённом регионе в климате XX века, может столкнуться с условиями, для которых его физиология уже не оптимальна. В лесном хозяйстве поэтому всё чаще обсуждается не только вопрос о том, какие породы быстро растут, но и о том, какие деревья способны переживать повторяющиеся засухи, высокие температуры и более продолжительные периоды дефицита почвенной влаги.

Для Молдовы проблема имеет непосредственное значение. Значительная часть территории страны находится в зоне, где вода уже является одним из главных ограничивающих факторов для растительности. Кодры, леса севера и более засушливые лесные сообщества юга существуют в разных условиях, поэтому одинаковое снижение количества осадков может иметь для них совершенно разные последствия. Дуб, бук, граб, ясень, липа и другие местные породы отличаются стратегиями использования воды и устойчивостью к жаре. Кроме того, огромное значение имеют возраст леса, глубина почвы, рельеф, плотность древостоя и способность корневой системы достигать более глубоких запасов влаги. Поэтому разговор о будущем молдавских лесов невозможно свести к простой формуле «сажать больше деревьев». Не менее важно понимать, какие лесные сообщества смогут существовать в климате середины XXI века.

Память о засухе может существовать не только на уровне отдельного дерева. Если экстремальные периоды регулярно повторяются, постепенно меняется структура всего лесного сообщества. Более чувствительные деревья погибают или хуже размножаются, устойчивые получают преимущество, меняется плотность крон и количество света, достигающего почвы. Это, в свою очередь, влияет на травянистые растения, грибы, насекомых и микроорганизмы. После гибели крупных деревьев изменяются температура и влажность лесной подстилки. Таким образом, первоначально физиологическая реакция отдельных растений постепенно может превратиться в перестройку целой экосистемы.

Есть и ещё один важный участник этой истории — почва. Способность дерева пережить засуху зависит не только от его собственной физиологии, но и от состояния подземной экосистемы. Органическое вещество помогает почве удерживать влагу, развитая структура облегчает проникновение воды после дождей, а микоризные грибы расширяют эффективную зону, из которой корни могут получать воду и минеральные вещества. Уплотнённая, деградированная или бедная органикой почва делает растения более уязвимыми. Поэтому сохранение лесной подстилки, мёртвой древесины и почвенной биоты — это не вопрос эстетики «дикого леса», а часть механизма климатической устойчивости экосистемы.

Особый интерес представляет возможность того, что часть реакции на стресс может сохраняться через эпигенетические изменения. Эпигенетика изучает механизмы, способные менять активность генов без изменения самой последовательности ДНК. У растений подобные механизмы участвуют в реакции на температуру, засуху, солёность и другие факторы среды. Некоторые исследования показывают, что определённые последствия стресса способны сохраняться достаточно д

Читать полностью…