Климат и молнии: новый фактор в жизни тропических лесов

Получение разряда электричества напряжением в миллионы вольт может показаться не самым полезным для здоровья явлением, однако для некоторых деревьев это именно так. Новое исследование, опубликованное в журнале New Phytologist, сообщает, что отдельные виды тропических деревьев не только способны переносить удары молний, но и извлекают из них пользу. Возможно, эти деревья даже эволюционировали, чтобы служить своего рода громоотводами.

Исследование возглавлял Эван Гора, лесной эколог из Cary Institute of Ecosystem Studies, изучающий влияние молний на биоразнообразие и накопление углерода в тропических лесах Панамы. Ежегодно молнии уничтожают сотни миллионов деревьев по всему миру. Однако в 2015 году, работая в Панаме, Гора и его коллеги обнаружили дерево вида Dipteryx oleifera, которое пережило удар молнии почти без повреждений. При этом разряд был настолько сильным, что сбросил с кроны дерева паразитическую лиану и убил более десятка соседних деревьев.

Сам факт существования деревьев, которые без видимого вреда переносят удар молнии, стал для исследователей поразительным открытием. Со временем команда находила и другие деревья Dipteryx oleifera, процветающие после ударов, что побудило их изучить это явление более пристально. Ранее ученые предполагали, что некоторые деревья могли эволюционно приспособиться к ударам молний, но убедительных доказательств этому не было. В 2022 году Гора и его коллеги впервые продемонстрировали, что разные виды деревьев обладают различной способностью выживать после удара молнии. Их новая работа стала первой, показавшей, что деревья могут получать выгоду от электрических разрядов.

Используя уникальную систему локации молний, команда отследила судьбу 93 деревьев, пораженных молнией в природном заповеднике Barro Colorado Nature Monument в центральной Панаме. В течение двух-шести лет после удара исследователи измеряли выживаемость деревьев, состояние их крон и стволов, количество паразитических лиан и смертность соседних деревьев. В исследование были включены девять деревьев Dipteryx oleifera, непосредственно пораженных молнией, и их сравнили с 84 другими пораженными деревьями разных видов.

Все девять деревьев Dipteryx пережили прямые удары молнии, получив лишь незначительные повреждения. В отличие от них, деревья других видов, получившие прямой удар, серьезно пострадали: они теряли в 5,7 раза больше листвы с крон, а 64% из них погибли в течение двух лет. Когда молния ударяла в дерево Dipteryx, в среднем погибало 9,2 соседних дерева, поскольку электричество распространялось через соприкасающиеся лианы и ветви или перескакивало через небольшие промежутки между деревьями. Удары молнии также снижали зараженность деревьев Dipteryx лианами на 78%, освобождая их от конкуренции за свет и питательные вещества со стороны этих паразитических растений.

Эти закономерности подтвердились и при анализе более широкой популяции. Команда обнаружила, что на деревьях Dipteryx в целом растет меньше лиан. Анализируя тенденции гибели деревьев за последние 40 лет, исследователи выяснили, что деревья, соседствующие с Dipteryx, имели на 48% больше шансов погибнуть, чем другие деревья в лесу, что, вероятно, связано с ударами молний. С помощью дронов Гора и его коллеги создали 3D-модели высоты лесного полога, которые показали, что деревья Dipteryx обычно примерно на четыре метра выше своих ближайших соседей. Вероятно, это связано с тем, что молнии уничтожали более высоких конкурентов, давая Dipteryx преимущество в борьбе за свет и пространство.

Полученные данные впервые предоставляют доказательства того, что некоторые деревья извлекают пользу из ударов молнии. Иными словами, для дерева вида Dipteryx oleifera удар молнии оказывается скорее полезным, чем вредным. Благодаря всем этим преимуществам, деревья Dipteryx oleifera могли специально адаптироваться для привлечения молний. Их выдающаяся высота и необычно широкие кроны, по расчетам команды, могут повышать вероятность удара молнии на 68% по сравнению с деревьями средней высоты и с кронами среднего размера.

Согласно оценкам, каждое дерево Dipteryx oleifera получает прямой удар молнии в среднем раз в 56 лет. Поскольку эти деревья могут жить сотни, а возможно, и более тысячи лет, ожидается, что они переживают такие удары многократно в течение своей жизни. Во время исследования одно из деревьев Dipteryx было поражено молнией дважды всего за пять лет. Удивительная способность выживать после ударов молнии и получать выгоду от устранения лиан и конкурентов дает деревьям Dipteryx значительное преимущество перед другими видами. По расчетам ученых, устойчивость к молниям увеличивает способность вида к размножению в 14 раз.

В дальнейшем команда планирует выяснить, какие электрические или структурные особенности позволяют этим деревьям выживать после ударов молнии. Они также хотят исследовать, проявляют ли другие виды устойчивость к молниям, чтобы лучше понять распространенность этого явления. Очевидно, что молния играет недооцененную роль в конкуренции между деревьями. Учитывая, что из-за изменения климата частота молний во многих регионах растет, их влияние может усилиться, потенциально создавая преимущества для устойчивых к молниям видов, таких как Dipteryx oleifera. Понимание роли молний в формировании лесов может быть важным для прогнозирования изменений в биоразнообразии и накоплении углерода, а также для планирования усилий по восстановлению тропических лесов.