Ученые обнаружили новый вид древесины с повышенной способностью к поглощению углерода.

Новости МирТесен

В природе встречаются породы древесины, характеризующиеся мягкостью и твердостью. Все они в различной степени аккумулируют углерод в стволе и ветвях, что делает их, по мнению экспертов, потенциальным решением проблемы изменения климата. Польские биотехнологи выявили, что два вида деревьев, относящихся к роду Liriodendron, имеют необычную внутреннюю структуру, не подпадающую под классификацию как твердой или мягкой древесины. Вероятно, эти деревья способны поглощать и удерживать углерод эффективнее, чем лиственные и хвойные породы.

Леса играют ключевую роль в поглощении углерода. От площади и состояния зависит зависит поддержание стабильности углеродного цикла на планете. Существуют леса, состоящие исключительно из широколиственных пород, хвойные и смешанные типы. К первому типу относятся деревья твердыми породами деревьев (дуб, бук, ясень, клен, береза), ко вторым – преимущественно мягкими(кедр, ель, пихта, сосна; к мягким породам относят также некоторые лиственные деревья: липа, ольха, каштан и осина).

Древесина твердых пород обладает большей плотностью по сравнению с древесиной мягких пород, а также лиственные деревья способны фиксировать больше углерода в процессе роста, чем хвойные. К примеру, береза ежегодно усваивает 3,3 тонны углекислого газа, тогда как дуб – 3,2 тонны ( характерно для России).

Некоторое время полагали, что в естественной среде встречаются только два вида древесины – мягкая и твердая. Но группа польских биоинженеров во главе с Яном Лычаковским ( Jan Łyczakowski) из Ягеллонского университета выявила третий, «средний» тип, который представлен всего двумя деревьями данного рода Liriodendron: Liriodendron tulipifera и Liriodendron chinese. По мнению ученых, эти растения демонстрируют значительно более высокую способность к поглощению углерода, чем как лиственные, так и хвойные породы. Информация об этом открытии была опубликована в научной статье, опубликованной в журнале New Phytologist.

Лычаковский совместно с его командой проанализировали образцы древесины от 33 различных видов деревьев, собранных из ботанического сада Кембриджского университета (Великобритания). Для сохранения их внутренней структуры каждый образец был подвергнут криогенной заморозке при температуре минус 210 градусов Цельсия с использованием жидкого азота. После этого они были детально изучены посредством криоэлектронной микроскопии, что дало возможность определить размеры макрофибрилл каждой породы дерева — колонии крошечных нитей, эти структуры, напоминающие стержни, содержат клетки, составляющие древесину.

Исследователи установили, что у лиственных пород – дуба и березы (характеризующихся твердой древесиной) – микроволокна имеют толщину около 15 нанометров. В свою очередь, у хвойных деревьев, например сосны и ели (относящихся к мягким породам), диаметр этих волокон достигает 25 нанометров или больше).

В процессе исследований проб польские специалисты обнаружили любопытный факт. Оказалось, что два представителя рода Liriodendron – тюльпанное дерево ( Liriodendron tulipifera) и китайское тюльпанное дерево (Liriodendron chinense) — диаметр макрофибрилл у них отличается от такового у лиственных и хвойных пород. Он составляет около 20 нанометров, что находится между значениями для мягкой и твердой древесины. Более того, структура макрофибрилл тюльпанного дерева и китайского тюльпанного дерева существенно отличается от структуры твердых и мягких пород. Причины этого явления пока остаются невыясненными для ученых.

В предыдущих работах другие исследователи доказали, что некоторые представители рода LiriodendronЭти растения демонстрируют довольно интенсивный рост и характеризуются значительной способностью к фиксации углерода. Благодаря этому они рассматриваются в качестве перспективных средств для создания высокоэффективных поглотителей CO2, хотя на данный момент их применение ограничено декоративными целями.

LiriodendronОни эволюционировали от своих ближайших сородичей – магнолий ( Magnoliids) около 30–50 миллионов лет назад, когда концентрация углекислого газа в атмосфере значительно уменьшилась, снизившись с 1000 частей на миллион (ppm) приблизительно до 320. В настоящее время наблюдается лишь два вида: Liriodendron tulipifera и Liriodendron chinense.

По словам Лычаковского, эти растения могли сформировать более крупные волокна для эффективного извлечения углерода из воздуха в условиях его снижающейся концентрации. Польские исследователи намерены подтвердить эту гипотезу посредством генетической модификации деревьев с «промежуточными» по размеру волокнами и последующего изучения их способности к поглощению углерода.

Если окажется, что структуры диаметром как у Liriodendron лучше всего подходят для связывания углерода, можно будет вывести другие виды деревьев с аналогичными макрофибриллами, чтобы сделать их более эффективными в борьбе с изменением климата.