Pamięć drzew

Drzewa nie mogą przenieść się w inne miejsce, gdy zaczyna brakować wody, dlatego muszą polegać na wewnętrznych mechanizmach pozwalających im przetrwać trudne warunki.

Skutki suszy mogą jednak utrzymywać się długo po powrocie opadów.

Badania przeprowadzone na University of Utah wskazują, że osiki drżące zachowują swoisty biologiczny zapis wcześniejszych okresów niedoboru wody. Można go dostrzec w składzie chemicznym ich liści oraz w mikroskopijnych społecznościach organizmów, które je zasiedlają.

Trzyletnie badanie osik

Naukowcy badali osikę drżącą, charakterystyczne drzewo występujące w górskich krajobrazach zachodniej części Ameryki Północnej. Gatunek ten słynie z liści, które jesienią przybierają intensywne odcienie żółci. Odgrywa również ważną rolę w ekosystemach leśnych, dlatego jego kondycja ma istotne znaczenie dla badaczy.

Zespół założył eksperymentalną uprawę w ogrodzie badawczym Wydziału Biologii University of Utah. W 2021 roku rozpoczęto hodowlę podkładek osiki pobranych z górskich terenów pięciu lasów narodowych w stanach Utah i Kolorado.

W latach 2021–2023 naukowcy kontrolowali ilość wody dostępną poszczególnym drzewom, symulując różne stopnie suszy. Uprawianie roślin w tych samych warunkach pozwoliło porównywać ich reakcje, ograniczając jednocześnie wpływ różnic wynikających z lokalnego środowiska.

Liście zachowują ślady dawnych niedoborów wody

Jednym z najważniejszych odkryć było to, że osiki wcześniej narażone na suszę w kolejnych sezonach wegetacyjnych wytwarzały liście zawierające więcej związków zwanych salicynoidowymi glikozydami fenolowymi. Substancje te występują naturalnie w roślinach i pomagają zniechęcać owady oraz inne zwierzęta roślinożerne do zjadania liści.

Ich podwyższony poziom sugeruje, że okres ograniczonej dostępności wody może wpływać na mechanizmy obronne osik nawet po ustąpieniu pierwotnych trudnych warunków. Innymi słowy, skutki suszy nie muszą znikać wraz z powrotem opadów.

Badacze zaobserwowali również związek między większą zawartością tych związków ochronnych a mniejszymi uszkodzeniami koron drzew i ich ulistnienia. Może to oznaczać, że zmiany chemiczne mają praktyczne konsekwencje dla ilości liści zachowywanych przez rośliny.

Nie wykazano jednak, że każda reakcja chemiczna wywołana suszą przynosi drzewom korzyści. Wyniki wskazują na długotrwały efekt biologiczny, którego znaczenie wymaga dalszych badań.

Nie wszystkie mechanizmy obronne ulegają wzmocnieniu

Badanie ujawniło również mniej oczywistą zależność: osiki narażone wcześniej na suszę miały niższy poziom garbników skondensowanych, czyli innej grupy związków powiązanych z ochroną przed drobnoustrojami.

Ten kontrast pokazuje, że reakcja drzewa na suszę nie polega na zwiększaniu ilości wszystkich substancji ochronnych. Stres związany z niedoborem wody może raczej zmieniać proporcje związków uczestniczących w różnych mechanizmach obronnych.

Naukowcy nadal próbują ustalić, dlaczego dochodzi do takich zmian i czy stanowią one przystosowanie pomagające drzewom radzić sobie ze zmieniającymi się warunkami. Reakcja korzystna w przypadku jednego zagrożenia nie musi zapewniać równie skutecznej ochrony przed innym.

Zespół odkrył także, że zmiany składu chemicznego liści wiązały się z różnicami w społecznościach grzybów żyjących na ich powierzchni. Niektóre grzyby wchodzą z roślinami w korzystne interakcje, podczas gdy inne mogą przyczyniać się do rozwoju chorób. Poznanie tych zależności jest więc ważnym elementem oceny kondycji drzew.

Dlaczego lasy osikowe wymagają uwagi?

W niektórych częściach swojego zasięgu osiki drżące stopniowo zanikają. Przyczyn tego zjawiska jest kilka, w tym działalność owadów, organizmy wywołujące choroby, zgryzanie roślin przez zwierzęta oraz zmiany w składzie lasów, które sprzyjają dominacji innych gatunków drzew.

Zrozumienie wpływu suszy na mechanizmy obronne osik może pomóc naukowcom lepiej wyjaśnić, dlaczego niektóre drzewa mają trudności z regeneracją. Okres niedoboru wody może oddziaływać nie tylko na bieżący dostęp do wilgoci, lecz także na biologiczne zależności wpływające na późniejszą kondycję roślin.

Wygląda na to, że osiki zachowują więcej niż tylko widoczne ślady trudnych sezonów wegetacyjnych. Zmiany zachodzące w ich liściach wskazują, że przebyta susza może wpływać na późniejsze mechanizmy obronne oraz na mikroskopijne organizmy związane z roślinami. Dalsze badania mogą pomóc lepiej oceniać odporność lasów osikowych i zrozumieć, czego potrzebują, aby zachować zdrowie w zmieniających się warunkach środowiskowych.