В недавнем исследовании, опубликованном в издании New Phytologist, ученые из Университета Мичигана выяснили, как деревья амазонского леса справляются с палящим солнцем. Оказалось, что кроны деревьев удивительно устойчивы к жаре и засухе, а заодно открылся новый способ точнее отслеживать их состояние в условиях климатических аномалий. Исследование финансировали Национальный научный фонд США и NASA.

Леонардо Зиккарди, аспирант, и его научный руководитель Скотт Старк годами изучали, как тропические деревья работают как гигантские солнечные антенны — поглощают огромное количество света, а потом вынуждены избавляться от излишков энергии. Если дерево получает больше света, чем может переработать в фотосинтез, листья либо нагреваются, либо переизлучают энергию в виде слабого свечения — это называется флуоресценцией хлорофилла.

Флуоресценция хлорофилла — слабое свечение листьев в красном спектре, возникающее, когда растение не может использовать весь поглощенный свет для фотосинтеза и «сбрасывает» избыток энергии.

Это был долгий путь, — говорит Зиккарди. — С 2019 года мы провели несколько экспедиций в Амазонии, забирались на деревья высотой под 60 метров, измеряли реакцию леса на изменения среды. Сотни часов в кронах — тяжело, но безумно интересно.

С помощью портативного прибора MultispeQ (его разработал Дэвид Крамер из Мичигана) ученые замеряли, как листья в естественной среде балансируют между поглощением света, фотосинтезом и сбросом лишней энергии.

Выяснилось, что, несмотря на палящее солнце и сухой воздух, многие листья продолжают фотосинтезировать — но лишь за счет экстренного перераспределения энергии. Впервые удалось зафиксировать трехфазную реакцию деревьев на свет и засуху:

• Слабое/умеренное освещение — фотосинтез и флуоресценция растут и падают синхронно.
• Яркий свет + стресс — защитные механизмы перегружаются, фотосинтез падает, а флуоресценция резко усиливается, сигнализируя о повреждениях.

Это важно для интерпретации спутниковых данных: флуоресценцию (SIF) часто считают индикатором фотосинтеза, но теперь ясно, что в экстремальных условиях связь между ними рвется. Во время засухи деревья могут светиться сильнее, но это не значит, что они активны — на самом деле их фотосинтетический аппарат разрушается.

Польза исследования

• Для науки: уточнение моделей углеродного цикла Амазонии — теперь спутниковые данные по SIF можно корректировать с учетом стрессовых сценариев.
• Для экологического мониторинга: раннее обнаружение участков леса на грани коллапса из-за засух.
• Для лесозащитных программ: понимание, какие виды деревьев устойчивее к световому стрессу, поможет в восстановлении вырубок.

Исследование охватило лишь центральную Амазонию — но регион огромен и разнообразен. Данные с периферии (где антропогенное влияние сильнее) могли бы показать иные адаптационные механизмы. Кроме того, MultispeQ точен, но точечен: масштабирование на весь лес требует дополнительных проверок.

Ранее ученые заявили, что горные деревья мигрируют по склонам вниз и вверх, спасаясь от жары.