Канадские и немецкие специалисты в области экогидрологии установили, что изменения положения ветвей пихты напрямую связаны с уровнем влажности в дереве. Проведенные исследования выявили, что при поглощении талой и дождевой воды ветви поднимаются, а в периоды засухи опускаются.
Весеннее увлажнение — важнейший период, когда лесные экосистемы пробуждаются после зимней спячки и начинают процесс фотосинтеза. Специалисты, занимающиеся изучением физиологии растений, для оценки водного напряжения используют дендрометры — датчики, устанавливаемые на кору, которые регистрируют микроскопические изменения в объеме ствола, связанные с потерей или накоплением воды. Авторы исследования, опубликованного в журнале Hydrological Processes, чтобы выяснить, возможно ли оценить водный дефицит лесного массива, наблюдая за изменениями в структуре его крон, было принято решение провести соответствующую проверку.
Исследование проводилось в заснеженном лесу на территории канадской провинции Онтарио в период с начала марта по середину мая. Специалисты закрепили электронный дендрометр на стволе канадской тсуги для фиксации изменений в радиусе дерева с интервалом в 15 минут. Рядом произрастала бальзамическая пихта ( Abies balsamea) установили лесную фотоловушку, настроив её на съемку через определенные промежутки времени.
На основе полученных снимков биологи создали видео в технике таймлапс. С использованием специализированного программного обеспечения было зафиксировано вертикальное смещение определенной развилки на ветке пихты. Полученный график движения ветви был сопоставлен с данными об изменении толщины ствола, колебаниях температуры воздуха и количестве выпавших осадков.
Изменение положения ветвей напрямую зависело от уровня влажности тканей. При таянии снега или во время дождей ствол дерева активно поглощал воду, увеличиваясь в объеме, и ветви поднимались, противодействуя силе тяжести благодаря повышению тургорного давления – внутреннего давления воды внутри клеток. В периоды засухи, когда не было осадков в течение четырех дней или более, наблюдался дефицит влаги: ствол уменьшался, а ветви опускались.
Анализ данных выявил, что на влагу ветви реагируют оперативнее, чем основной ствол дерева. Их движение вверх фиксировалось в диапазоне от трех до восьми часов до того, как приборы зафиксировали расширение древесины. Исследователи полагают, что влага в первую очередь направляется к хвоинкам на концах ветвей, где наиболее выражен перепад водного потенциала, а затем уже пополняет запасы в стволе.
При весенних заморозках стволы деревьев испытывают резкое сжатие из-за промерзания тканей, в то время как положение ветвей практически не изменяется. Это свидетельствует о том, что ориентация ветвей определяется наличием жидкости, а не температурой. Также на видео зафиксировано соседнее дерево с широкой листвой (бук), на котором еще не появились листья, которое оставалось неподвижным. Механизм подъема ветвей активируется только при активной транспирации – испарении влаги через открытые устьица, что у вечнозеленой пихты происходит в начале весны.
По мнению исследователей, состояние влажности, доступной деревьям, можно определять по расположению их ветвей. Использование простых фотоловушек, установленных на ветвях, предоставит экологам возможность массово и без применения сложного оборудования отслеживать, как лесные экосистемы реагируют на изменения климата, включая сдвиги в сроках таяния снегов и периоды засухи.