Согласно исследованию, проведённому совместно с Экологическим ботаническим садом (ÖBG) при Байройтском университете, растения по-разному адаптируют рост своих корней и побегов в ответ на изменения окружающей среды. Исследователи подвергают сомнению предыдущие оценки воздействия изменения климата на растения, которые часто экстраполируют данные с надземных структур на подземные. Результаты их исследования опубликованы в журнале «Plant and Soil».
Растения испытывают стресс не только из-за изменения климата, сопровождающегося повышением температуры и учащением засух. Они также сталкиваются с изменением уровня питательных веществ в почве из-за деятельности человека, такой как сельское хозяйство, промышленность и транспорт. Однако многие исследования сосредоточены исключительно на надземной части растения — побеге — и распространяют результаты на всё растение.
Поскольку корни играют важнейшую роль в усвоении воды и питательных веществ, крайне важно понять, можно ли применить результаты исследований побегов к корневым системам. Это, в свою очередь, позволит лучше понять влияние изменения климата и деятельности человека как на дикие, так и на культурные растения.
В ходе многофакторного эксперимента в теплице исследователи под руководством доктора Лены Маффлер-Вайгель и доктора Роберта Вайгеля, исполнительных научных директоров Ботанического сада Байройтского университета, исследовали влияние поступления питательных веществ и воздействия засухи на корневые системы растений. Для исследования были выбраны распространенные европейские виды щавель (Rumex acetosa) и подорожник ланцетолистный (Plantago lanceolata).
«Оба вида часто встречаются на местных лугах и вдоль троп. Именно поэтому они представляли для нас интерес — как представители умеренных пастбищных и луговых экосистем Европы», — говорит доктор Мюффлер-Вайгель.
В теплице исследователи изучали влияние внесения питательных веществ и засухи как по отдельности, так и в сочетании. Они варьировали уровни полива и удобрения и высаживали два вида растений как по отдельности, так и вместе. Это позволило им определить, как различные факторы взаимодействуют, влияя на рост растений.
«В нашем эксперименте мы показали, что дефицит питательных веществ, в частности, заставляет растения активнее развивать корневую систему», — объясняет доктор Мюффлер-Вайгель. В условиях дефицита питательных веществ подземные части растения активно реагируют, компенсируя ограниченную доступность питательных веществ.
Напротив, типичные характеристики побегов, такие как размер листьев, демонстрируют консервативную стратегию использования ресурсов в условиях ограниченных ресурсов, с минимальным ростом и медленным, целенаправленным использованием питательных веществ для предотвращения их расточительства. «Корни и побеги реагируют по-разному, и при экологической оценке их следует рассматривать скорее как единую систему», — отмечает доктор Маффлер-Вайгель.
Увеличение поступления питательных веществ в экосистемы умеренного климата может в некоторой степени компенсировать потери продуктивности надземной биомассы, связанные с засухой, поскольку растения активнее тратят средства на рост побегов при обильном количестве питательных веществ. Однако повышение уровня питательных веществ в сочетании с усилением засухи, наблюдаемое в контексте глобального потепления, оказывает двойной негативный эффект на развитие корневой биомассы: при обильном удобрении растения перестают активно инвестировать в рост корней, что ограничивает их доступ к новым источникам воды, а засуха снижает общий рост.
«Наше исследование показывает, что биосфера не может автоматически рассматриваться как поглотитель углерода в условиях увеличения поступления питательных веществ и усиления засухи. Экологические оценки социально-экономических сценариев, основанные на наблюдениях за надземной биомассой, недооценивают негативное воздействие глобальных изменений на корневую биомассу и, следовательно, на долгосрочное поглощение углерода. Наши выводы подчеркивают необходимость учета корневой зоны при разработке политики в области климата», — говорит доктор Маффлер-Вайгель.
Источник: Bayreuth University. Автор: Тереза Хюбнер.
На изображении - пример блока обработки А и схема проведения эксперимента в теплице. Источник: Plant and Soil (2025), DOI: 10.1007/s11104-025-07560-x
