Погибающие деревья сообщают о гибели ультразвуком

Александр Пономаренко (Alexandre Ponomarenko) из Гренобльского университета (Франция) утверждает, что деревья в условиях высокого уровня стресса, вызванного засухой, издают звуки, которые можно зарегистрировать и использовать как признаки опасного для растения дефицита воды.

Засухи, подобные российской 2010 года или американской 2012-го, порождают в здоровых на вид деревьях кавитационные процессы, которые можно обнаруживать напрямую. (Здесь и ниже фото Pete Ryan / National Geographic.)

Почему это происходит? В стволе дерева вода и ряд веществ поднимаются по сети ксилемных сосудов от корней к верхушкам. Поскольку деревья высоки, то, чтобы доставка воды сработала, давление в сосудах может во много раз превосходить атмосферное. Но, как и в трубочке для коктейлей, когда вода в сосуде заканчивается и её уже не хватает для заполнения всей ёмкости, может начаться образование пузырей. В итоге при дефиците влаги в ксилеме запускаются кавитационные процессы, которым дерево почти не способно противостоять.

И если их масштаб слишком велик, растение окажется травмированным или даже погибнет, как и человек в случае газовой эмболии, когда пузырьки воздуха в кровеносной системе наносят серьёзнейший вред сосудам.

Чтобы выявить кавитацию в тканях дерева, учёные под руководством г-на Пономаренко использовали кусок ствола сосны, помещённый в гель, который был призван моделировать среду внутри живого растения. Затем из геля постепенно выводили воду, имитируя условия засухи. Одновременно образец снимали скоростной камерой и записывали идущие от него звуки на микрофон.

И вот что удалось выяснить: возникновение пузырей, регистрируемых камерой, и звуки кавитационной природы совпадают по времени, и последние отвечают за 50% звуков в ультразвуковом диапазоне от растения. Остальная половина приходилась на посторонние процессы, такие как попадание воздушных пузырьков в клетки, соседние с ксилемными сосудами.

Учёные полагают, что микрофоны, настроенные на подобные звуки, вполне способны помочь в обнаружении симптомов засухи у ещё здорового на вид дерева, в том числе в биоценозах, где такие растения находятся на грани вымирания из-за участившихся в последние десятилетия засух, связанных с глобальным потеплением.

Отчёт об исследовании представлен на заседании Американского физического общества