Как растения меняют свои корни и почему это важно для экологии

Взаимодействие с окружающей средой

Исследователи называют растения «специалистами, которые используют все, что находится рядом с местом их существования». Например, многие растения реагируют на изменение продолжительности дня и «понимают», когда начинать цвести. По словам ученых, исследование таких тонкостей дает надежду на то, что люди смогут выращивать сельскохозяйственные культуры и в будущем, так как изменение климата делает погоду все более экстремальной.

Команда из европейских ученых в ноябре 2022 года обнаружила, как именно корни растений изменяют свою форму для максимального поглощения воды. Обычно они ветвятся горизонтально. Однако этот процесс приостанавливается, если контакт с водой теряется. Корни возобновляют ветвление только после того, как снова соединяются с влажной почвой. Ученые отнесли этот процесс к гидросигнализации.

Гидросигнализация

Гидросигнализация — это способ, за счет которого растения чувствуют, где находится влага, не измеряя ее уровень напрямую. В этом им помогают молекулы, которые перемещаются вместе с водой внутри растений по маленьким порам.

Когда вода попадает в корень растения, то проходит через наружные клетки. Они содержат гормон, способствующий ветвлению — ауксин. Поглощение воды активизирует его. Если ее доступ прекращается, корням приходится полагаться на воду из собственных ресурсов. Это изменяет направление движения влаги, заставляя ее двигаться наружу, что нарушает поток ауксина. Вместо него начинает действовать другой гормон.

Остановка ветвления

Растения также вырабатывают останавливающий ветвление корней гормон — абсцизин. Он тоже движется вместе с потоком воды, но в противоположном ауксину направлении. Соответственно, когда корни втягивают воду из своих запасов, то с ней получают и абсцизин.

Он закрывает все маленькие поры, соединяющие клетки корней. Ученые сравнивают такой процесс с переборками на корабле, которые автоматически блокируются при пожаре. Клетки корней изолируются друг от друга, останавливается свободное перемещение ауксина, блокируя и ветвление корней. Эта простая система позволяет корням точно подстраивать свою форму под водные условия.

Адаптация к влажности

Исследование также показало, что побеги растений используют аналогичную корням систему. Листья останавливают поток воды, идущий через них, в условиях засухи закрывая на своей поверхности небольшие поры за счет увеличения объема абсцизина.

Корни томатов, салата, кукурузы, пшеницы и ячменя реагируют на нехватку воды подобным образом, несмотря на то, что развивались в разных почвах и климате. Это говорит о том, что такая система — общая черта цветковых растений. Они могут заселять более широкий спектр экосистем и сред, чем другие виды. Учитывая быстрые изменения в режиме выпадения осадков по всему миру, их способность адаптироваться к широкому диапазону влажности приобретает особенную важность.