Механизмы выживания и гибели растений во время засухи: почему одни растения выживают, а другие погибают?

Сильные засухи во всем мире связывают с региональной гибелью лесов. Ожидается, что изменение климата усугубит такие явления, однако прогнозирование остается сложным, поскольку физиологические механизмы, лежащие в основе выживания и гибели растений при засухе, изучены недостаточно. Мы разработали теорию, основанную на гидравлических процессах и учитывающую баланс углерода и устойчивость к насекомым; эта теория позволила сформулировать и проверить гипотезы о выживании и гибели растений. Во время засухи гибель растений может быть обусловлена несколькими механизмами. Один из распространенных механизмов у растений с изогидрической регуляцией водного потенциала связан с предотвращением вызванной засухой гидравлической дисфункции посредством закрытия устьиц, что приводит к углеродному голоданию и каскаду последующих эффектов, включая снижение устойчивости к биотическим агентам. Гибель непосредственно вследствие гидравлической дисфункции возможна у изогидрических сеянцев или деревьев, достигших предельной высоты. Хотя анизогидрические растения относительно устойчивы к засухе, они предрасположены к гидравлической дисфункции, поскольку во время засухи функционируют при меньшем запасе гидравлической безопасности. Повышение температуры должно усугублять углеродное голодание и гидравлическую дисфункцию. Биотические агенты могут усиливать стресс растений, вызванный засухой, а стресс — повышать восприимчивость растений к биотическим агентам. Влажные многодесятилетние климатические колебания могут повышать восприимчивость растений к гибели во время засухи, стимулируя изменения гидравлической архитектуры и тем самым предрасполагая растения к водному стрессу. Потепление климата и учащение экстремальных явлений, вероятно, приведут к увеличению числа эпизодов региональной гибели растений. Изогидрическая и анизогидрическая регуляция водного потенциала, вероятно, разделяет виды по вероятности выживания и гибели; поэтому включение этой гидравлической концепции может повысить эффективность моделирования выживания и гибели растений в условиях будущего климата.