Корневая конкуренция за подземное обитание: растения влияют на климат и производство продуктов

Корневая конкуренция за подземное обитание

Соревнования между растениями существуют. Они борются между собой за солнечный свет, направляясь вверх, пробиваясь сквозь почву, блокируя своим зеленым соседям доступ к лучам. Но это видимое соревнование. Ученые решили выяснить, что происходит под землей – соревнуются ли подобным образом корневые системы. Оказывается, да – растения конкурируют в использовании подземных ресурсов.

Международная группа исследователей увлеклась подземной жизнью растений. В их работе использовалось сочетание моделирования и тепличного эксперимента, что помогло определить –как ведут себя растения в одиночку и с рядом с соседом.


Профессор Стивен Пакала говорит, что наземное поведение растений давно изучено, оно включает в себя способность накопления углерода. Но ничего не известно о том, могут ли подземные корни накапливать углерод. Поскольку треть мировой растительной биомассы, а значит и углерода, скрыто под землей, то полученная учеными модель может представлять собой ценный инструмент для прогнозирования высадки разных растений в различных регионах. Оказалось, что растение передает корням энергию, и ее объем зависит от располагающихся рядом соседей.

Если растения далеко друг от друга, то, энергии, соответственно меньше, конкуренция в данном случае слабая. Растения имеют два типа корней. Тонкие поглощают питательные вещества и почва. Грубые транспортные корни переносят полученные вещества в центр растений.

Полученные «инвестиции» представляют собой образование новых корневых отростков, распространяющихся в почве и провоцирующих конкуренцию. Созданная учеными модель показала два варианта развития событий. В первом случае соседствующие растения, чувствуя уменьшение почвенных ресурсов, уменьшают свою корневую систему, но при этом вкладывается в усиление корней непосредственно под стеблем.


Во втором сценарии каждое растение действует обособленно, улучшая собственную приспособленность, не взирая на соседей. Если растения находятся близко друг от друга, то может произойти, так называемая, трагедия – корневая система одного из них начинает вытеснять соседскую.

В результате почвенные ресурсы оказываются сильно истощены. Итог этого исследования сводится к тому, что распределение посадок семян растений следует пересмотреть, особенно с учетом будущих климатических перемен.

Учитывая способность растений на уровне корневой системы устраивать конкуренцию не на жизнь, а на смерть, ученые считают целесообразным вариант посадок на далеком расстоянии друг от друга. Это повысит урожайность и уменьшит истощение растений.

«Эксплуатационная сегрегация корней растений», написанная Чиро Кабал, Рикардо Мартинес-Гарсиа, Аврора де Кастро, Фернандо Валладарес и Стивен Пакала, появилась в выпуске журнала Science от 4 декабря (DOI: 10.1126 / science.aba9877).