Подземный повелитель: ученые нашли нечто, способное менять климат всей планеты

Недавно проведенное исследование выявило, что многие растения и деревья способны развивать не один, а два слоя корней, уходящих на значительную глубину в почву, чтобы добывать воду и питательные вещества.

Эта находка, опубликованная в журнале Nature Communications, переворачивает традиционные представления о функционировании экосистем и подчеркивает важную роль растений в борьбе с изменением климата.

Ученые установили, что помимо поверхностных корней, у ряда растений формируется второй, более глубокий слой корней, часто расположенный на глубине более метра под землей. Это позволяет им получать дополнительные ресурсы из богатых питательными веществами слоев почвы.

Исследование также показало, что такие глубокие корни могут играть ключевую роль в накоплении углерода, что особенно актуально в условиях рекордно высокого уровня CO2 в атмосфере за последние 800 тысяч лет, о чем говорится в докладе Всемирной метеорологической организации, опубликованном в марте.

Один из ведущих авторов исследования, доцент кафедры экологических исследований Нью-Йоркского университета, отметил, что понимание глубины расположения корней имеет решающее значение, так как более глубокие корни способствуют более надежному и долгосрочному хранению углерода. По его словам, суровые условия на глубине могут затруднять деятельность микробов, питающихся органическими остатками, что снижает вероятность возвращения углерода в атмосферу. Он также подчеркнул, что традиционные экологические модели и наблюдения часто ограничиваются поверхностными слоями почвы, из-за чего важные механизмы хранения углерода на глубине могли оставаться незамеченными.

Для анализа ученые использовали данные Национальной сети экологических обсерваторий (NEON), включающие образцы почвы, взятые с глубины до 6,5 футов, что значительно превышает стандартную глубину в один фут, используемую в большинстве экологических исследований.

Такой подход позволил обнаружить ранее неизвестные структуры корней в самых разных экосистемах — от тундры Аляски до тропических лесов Пуэрто-Рико.

Исследование было направлено на изучение трех ключевых аспектов: как изменяется количество корней в зависимости от глубины, какие факторы влияют на их распределение, и в какой степени глубокие корни используют питательные вещества по сравнению с поверхностными.

Результаты показали, что почти в 20% изученных экосистем корни растений демонстрируют так называемую "бимодальность" — наличие двух четко выраженных слоев корней на разной глубине. Это открытие указывает на то, что растения развили ранее неизвестные стратегии для добычи ресурсов, что делает их более устойчивыми к изменениям окружающей среды.

Ведущий автор исследования отметил, что современное понимание корневых систем растений слишком поверхностно. Он сравнил существующие методы наблюдения с "кроличьим зрением" под землей, в то время как над поверхностью земли ученые обладают "орлиным зрением" благодаря спутникам и дистанционному зондированию. По его мнению, ограниченность в изучении подземных процессов мешает оценить полный потенциал растений в накоплении углерода на глубине.

Соавтор исследования, занимающийся изучением связи между корнями и запасами углерода в почве, предположил, что глубокие корни могут как увеличивать запасы углерода в одних условиях, так и способствовать их потере в других, стимулируя активность почвенных микробов. Он добавил, что это открытие открывает новые перспективы для изучения влияния корневых систем на круговорот воды, поток питательных веществ и долгосрочное хранение углерода в почве.

Ведущий автор исследования подчеркнул, что ученым и политикам необходимо уделять больше внимания глубоким слоям почвы, так как они могут содержать ключ к пониманию экосистем и их управлению в условиях изменения климата. Он также отметил, что обнаруженные механизмы свидетельствуют о том, что растения, возможно, уже играют более активную роль в смягчении последствий климатических изменений, чем считалось ранее, и для полного раскрытия их потенциала нужно продолжать исследования на большей глубине.

Уточнения

Ко́рень (лат. radix) — осевой, обычно подземный вегетативный орган высших сосудистых растений, обладающий неограниченным ростом в длину и положительным геотропизмом.