Огромные поля полыни на западных землях США представляют собой одну из крупнейших экосистем во всей Северной Америке. Длинные холодные зимы и жаркое, сухое лето сказываются на характеристиках этой экосистемы, которая приспособилась к абсолютной сухой почве во время засух.
Новое исследование, опубликованное на этой неделе учеными из Лаборатории морской биологии, проливает свет на то, как растениям в пустыне удается получать питательные вещества даже в самую сухую пору.
Последние девять лет Зоя Кардон и Джон Старк из Университета Юты изучали сезонный рост пустынной полыни (Artemisia desertorum) в степях на севере Юты. В таких условиях корням полыни приходится добывать себе влагу из самых нижних слоев почвы при экстремально сухих верхних слоях.
Такой «гидравлический подъемник» воды с низа почвы, где корни растения выполняют роль труб, не уникален, так ведут себя не связанные друг с другом растения во множестве сухих экосистем.
Вода поднимается по корням вверх и откладывается в верхних слоях почвы ночью лишь затем, чтобы на следующее утро корни вновь впитали ее для того, чтобы поддержать рост листьев. Ученые предположили, что работа такого гидравлического подъемника ночь помогает растениям поддерживать круговорот питательных веществ.
Пробы проверить свою идею Кардон и Старк провели полевые эксперименты на участках возле Медвежьего Озера, где росла взрослая полынь, поскольку здесь экосистема находилась в состоянии острой ограниченности воды и азота.
При помощи десятка студентов и добровольцев команда ученых привезла сюда большие резервуары с водой, солнечные панели и другое необходимое для воссоздания участка пустыни оборудование.
Специально для отслеживания циркуляции азота в очень сухой почве они разработали новую газовую технологию, с ее помощью ученые измерили цикл циркуляции питательных веществ и доступность азота для полыни.
Уже имеющиеся технологии основывались на жидкостях, а это бы помешало чистоте нашего эксперимента, - рассказывает Старк.
Через два жарких лета команда обнаружила, что гидравлический подъемник растений стимулировал активность микроорганизмов и удвоил поглощение растениями азота из верхних слоев почвы в то же время, когда они начинали цвести и образовывать семена.
Это удивительная система сбора питательных веществ использует крошечные количества воды, которые высвобождаются из корней растений ночью, - рассказывает Кардон.
Эта вода помогает микробам в почве вокруг полыни выживать и продолжать свою вспомогательную работу. Такая естественная система рециркуляции делает доступными нужные растениям питательные вещества точно во время цветения и завязывания семян.
«Водяной лифт» доставляет из нижних слоев почвы влагу, которая поддерживает тонкие корни и ризосферных микробов, которые принимают участие в улучшении продуктивности растений в столь ограниченной ресурсами системе.
Сейчас ученые проводят исследование уже в специальной теплице в Фалмуте, Массачусетс. Там они отслеживают выраженность микробных сообществ на всей продолжительности корней полыни, занимающихся работой гидравлического подъемника.
Они хотят отследить, как микробы реагируют на чередующиеся периоды засухи и увлажнения почвы вокруг растений. Лучшее понимание работы растительного гидравлического подъемника может помочь как ученым, так и производителям найти способы защиты сельскохозяйственных культур от последствий длительных засух.
Микробы лежат в основе тех схем, которые поддерживают жизнь на всей планете, они участвуют в рециркуляции питательных строительных белков, которые нужны растениям для роста.
Учитывая количество населения на Земле сейчас, и сколько людей еще родится в ближайшие годы, следует обратить особое внимание на системы рециркуляции микробов, ведь они могут стать ключом к сохранению тепла, пищи, помогут производить древесину, - все ресурсы, от которых мы сильно зависим, - заключает Кардон.
Источник: http://supersadovod.ru/
