Амазония не в огне — но в предсмертной агонии. Листья светятся, потому что больше не могут терпеть

В самом сердце амазонской сельвы, среди плотной зелени тропического полога, исследователи из Университета штата Мичиган раскрыли тонко настроенный механизм устойчивости деревьев к экстремальной солнечной радиации. Новое исследование, опубликованное в журнале New Phytologist , подробно описывает, как растения верхнего яруса справляются с переизбытком света даже в условиях жаркого и засушливого климата.

Ключевым автором работы стал аспирант Леонардо Циккарди, посвятивший более четырёх лет полевым замерам в центральной Амазонии. Совместно с доцентом Скоттом Старком с кафедры лесного хозяйства MSU он провёл десятки экспедиций, охватывая различные погодные циклы и уровни освещённости. Учёным приходилось подниматься на деревья высотой до 60 метров, чтобы собрать данные с тысяч листьев разных видов и с различных высот.

Циккарди провёл сотни часов в кроне, фиксируя, как листья реагируют на световое излучение. Целью было понять, каким образом растения распределяют поглощённые фотоны — кванты света — между различными путями, и как они защищаются от избытка энергии, что особенно важно в тропических широтах, где интенсивное освещение — обычное явление.

Для измерений использовался инновационный прибор MultispeQ , созданный в лаборатории MSU-DOE под руководством профессора Дэвида Крамера, одного из соавторов исследования. Это портативное устройство позволило собирать данные прямо в естественной среде, без необходимости повреждать ткани растений.

Когда интенсивность света превышает способность листа к фотосинтезу, лишняя энергия должна быть безопасно рассеяна. Это происходит либо в виде тепловой отдачи, либо через повторное излучение света — процесс, известный как хлорофилловая флуоресценция.

В условиях жары и пересушенного воздуха листья сохраняли фотосинтетическую активность, но только за счёт усиленной работы защитных механизмов. Вместо наращивания интенсивности фотохимических реакций, растения перенаправляли энергию в безопасные каналы её рассеивания.

Одним из ключевых результатов исследования стало выявление трёхступенчатого отклика листьев на усиливающееся воздействие света и засуху. При мягком освещении и умеренном стрессе процессы фотосинтеза и флуоресценции шли синхронно, увеличиваясь или снижаясь параллельно. Однако по мере нарастания нагрузки это соотношение нарушалось.

При экстремальной инсоляции и высушенном воздухе защитные механизмы перегружались. Интенсивность фотосинтеза резко падала, а уровень флуоресценции, напротив, возрастал. Такое несоответствие сигнализирует о повреждении структур, ответственных за преобразование света в химическую энергию.

Эти данные особенно важны на фоне растущего интереса к спутниковому мониторингу экосистем. Один из популярных методов — фиксация индуцированной солнечной флуоресценции (SIF), которую часто принимают за индикатор фотосинтетической продуктивности. Однако новое исследование показало: в условиях стресса этот показатель может вводить в заблуждение.

С орбиты тропический лес может казаться активным и зелёным, хотя на самом деле его фотосинтетический аппарат уже работает на пределе. Это может привести к переоценке устойчивости экосистем и ошибкам в климатическом моделировании.

Кроме того, во время засушливых периодов небо над лесом проясняется, и излучение усиливается. Это означает, что деревья одновременно теряют влагу и подвергаются ещё большей световой нагрузке. Новые данные помогут определить, насколько долго растения способны выдерживать подобное давление, и где пролегает граница их адаптивных возможностей.

Таким образом, деревья верхнего яруса Амазонии — не пассивные жертвы глобального потепления, а активные участники экологических процессов с тонко настроенными механизмами регуляции. Но даже их запас прочности не бесконечен. Понимание этих пределов критически важно для прогнозирования будущего самых уязвимых природных систем Земли.