Красноярские ученые обнаружили, что недостаток поглощаемой влаги у хвойных деревьев, растущих в условиях многолетней мерзлоты, приводит к нарушениям строения годичных колец и клеток древесины. Это вызывает усыхание верхушек кроны деревьев. С 80-х годов прошлого века, с началом интенсивного потепления и возрастания засушливости климата, произошли изменения в строении годичных колец и клеток древесины, и это заметно снизило их способность транспортировать воду и растворенные вещества от корней к кроне. Результаты исследования опубликованы в журнале Contemporary Problems of Ecology.

В северо-таежных районах часто встречаются хвойные деревья с засохшими верхушками. Одной из возможных причин их появления считается водный дефицит, который деревья могут испытывать в специфических условиях многолетней мерзлоты.

Исследователи ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» обнаружили, что дефицит поглощенной воды из сезонно-талого слоя почвы влияет на клеточное строение годичных колец деревьев и строение самих древесных клеток – трахеид. Это способствует засыханию верхушек кроны у хвойных деревьев. Ученые также установили связь между приростом годичных колец на разных высотах ствола и климатическими факторами.

Наибольшее влияние температуры воздуха на прирост колец у здоровых и поврежденных деревьев наблюдается во время интенсивного роста, с конца мая до двадцатых чисел июня. При этом чувствительность к температуре воздуха и количеству осадков у деревьев с засохшей кроной выше, чем у здоровых. Однако основные различия между суховершинными и здоровыми деревьями проявляются не столько во влиянии разных погодных условий на скорости роста их годичных колец, сколько в строении древесины под верхушками.

Ученые сравнили ширину годичных колец и анатомическое строение древесины у здоровых деревьев лиственницы Гмелина и соседних деревьев того же вида с усохшими верхушками крон, которые растут в одном древостое в бассейне реки Нижняя Тунгуска. Выяснилось, что годичные кольца у здоровых деревьев на всех уровнях высоты ствола заметно шире, чем у поврежденных деревьев. С 1980-х годов, то есть с начала интенсивного потепления климата и возрастания засушливости в исследуемом районе, в верхней части стволов деревьев под усохшей верхушкой заметно изменились размеры клеток, через которые вода и растворенные вещества транспортируются от корней к кроне. Толщина их стенок уменьшилась примерно в два раза по сравнению со здоровыми деревьями. Существенно уменьшился также и размер клеточных просветов, что снизило их способность пропускать воду и питательные вещества.

«Наши данные свидетельствует о ярко выраженной реакции деревьев на влияние климатических факторов. В целом поврежденные деревья более чувствительны к погодным условиям, чем здоровые. Отмеченные особенности могут быть обусловлены недостаточным водоснабжением верхних частей стволов деревьев. Это приводит к замедленному радиальному росту и слабой интенсивности деления клеток весной. В результате образуются относительно узкие годичные кольца, состоящие из небольшого числа клеток со сниженной способностью транспортировать воду. Это усугубляет дефицит влаги, поступающей к кроне, и приводит к усыханию дерева», – объяснил Дмитрий Машуков, младший научный сотрудник Института леса им. В.Н. Сукачева ФИЦ КНЦ СО РАН.

Исследование проводилось при поддержке проектов Российского фонда фундаментальных исследований, Российского научного фонда и Гранта Правительства Российской Федерации.