Дерево Діптерикс у Панамі вбиває конкурентів блискавкою

Блискавка зазвичай сприймається як руйнівна сила в лісових екосистемах, що вбиває або серйозно пошкоджує дерева своїми потужними розрядами. Проте в низинних тропічних лісах Панами один вид височенних дерев, схоже, навчився використовувати цю грізну силу природи на свою користь, перетворивши потенційну загрозу на еволюційну перевагу. Ідеться про дерево тонка боб (Dipteryx oleifera), яке, згідно з новим дослідженням, не просто виживає після ударів блискавки, але й фактично отримує від них користь.

Вчені виявили, що ці дерева не тільки виходять неушкодженими з таких електричних зіткнень, але й самі удари блискавки завдають значної шкоди їхнім конкурентам — сусіднім деревам та паразитичним ліанам, що обплітають стовбури та крони дерев тонка. Результати цього інтригуючого дослідження були опубліковані 26 березня у фаховому журналі New Phytologist.

«Ми розпочали цю роботу десять років тому, і досить швидко стало очевидно, що блискавка вбиває багато дерев, особливо дуже великих і старих», — розповів провідний автор дослідження Еван Гора, лісовий еколог з Інституту вивчення екосистем Кері (Cary Institute of Ecosystem Studies). «Але Dipteryx oleifera послідовно не демонструвало жодних пошкоджень після ударів», — зазначив Гора.

У тропічних лісах блискавка є однією з основних причин загибелі дерев, особливо серед найбільших та найстаріших екземплярів, які відіграють ключову роль у накопиченні вуглецю та підтримці біорізноманіття. Розуміння того, як блискавка формує структуру лісу та видовий склад, може пролити світло на стійкість цих важливих екосистем перед обличчям глобальних змін клімату. Саме на тлі руйнівних наслідків ударів блискавки для більшості дерев дослідники помітили дивовижну закономірність: один вид, Dipteryx oleifera, здавалося, процвітав у цих умовах.

Для детального вивчення цього феномену вчені розгорнули складну систему моніторингу в Природному пам'ятнику Барро Колорадо в Панамі. Вони використали спеціально розроблену мережу датчиків електричного поля та камер для відстеження майже 100 випадків ударів блискавки. Щоб визначити точні точки влучання розрядів з високою роздільною здатністю, науковці встановили антенну решітку по всій центральній Панамі. Ця система вловлювала радіохвилі, що випромінюються під час удару блискавки. Аналізуючи патерни енергії, зареєстровані кожним датчиком у решітці, дослідники змогли методом тріангуляції визначити місце удару з високою точністю.

Поєднуючи ці високотехнологічні дані з наземними обстеженнями та аерофотозйомкою за допомогою дронів, команда змогла точно визначити уражену ділянку лісу та спостерігати за станом дерев протягом тривалого часу після удару. Аналіз зібраних даних підтвердив початкові спостереження: Dipteryx oleifera виділялося як вид, що стабільно демонстрував мінімальні або взагалі відсутні пошкодження після влучання блискавки.

Щоб отримати довгострокову картину впливу блискавок на дерева тонка та їхніх сусідів, команда проаналізувала дані багаторічних спостережень за деревами на дослідних ділянках, що охоплювали період у 40 років. «За ці 40 років ми виявили кількісно вимірну, помітну небезпеку проживання поруч із Dipteryx oleifera. Якщо ви [дерево іншого виду], то у вас значно вища ймовірність загинути, перебуваючи поблизу цього дерева, ніж поруч із будь-яким іншим великим старим деревом у цьому лісі», — пояснив Гора.

Підрахунки показали, що в середньому кожен удар блискавки, який влучав у Dipteryx oleifera, призводив до загибелі понад 2,4 тонни (2 метричні тонни) біомаси сусідніх дерев-конкурентів. Крім того, блискавка знищувала майже 80% ліан — паразитичних витких рослин, які обплітали крону дерева тонка, позбавляючи його світла та ресурсів. Таким чином, удар блискавки діяв як своєрідний «санітар», розчищаючи простір навколо Dipteryx oleifera та звільняючи його від паразитів.

Гора припускає, що ключ до надзвичайної стійкості цих дерев до блискавки криється в їхній фізичній структурі. Попередні дослідження вказували на те, що деревина Dipteryx oleifera має високу внутрішню електропровідність. Це дозволяє електричному струму від блискавки проходити крізь дерево, не накопичуючи руйнівного тепла, подібно до того, як струм тече по добре ізольованому дроту. Більшість інших дерев мають нижчу провідність, що призводить до швидкого нагрівання тканин, закипання соків та вибухового руйнування стовбура під час удару блискавки.

Оскільки Dipteryx oleifera має тенденцію виростати до значних розмірів — до 40 метрів у висоту — і жити протягом століть, за оцінками дослідників, одне таке дерево після досягнення зрілості зазнає удару блискавки щонайменше п’ять разів протягом свого життя. Кожен такий удар допомагає очистити його від ліан та усунути конкурентів, відкриваючи доступ до сонячного світла та сприяючи його подальшому росту та розвитку.

Дослідники підрахували, що такий незвичний механізм «самоочищення» за допомогою блискавки може призвести до вражаючого 14-кратного збільшення загальної кількості насіння, виробленого деревом протягом життя. Це дає виду Dipteryx oleifera значну репродуктивну перевагу над іншими деревами в екосистемі, сприяючи його домінуванню в певних лісових угрупованнях.

Грегорі Мур, фахівець із садівництва з Університету Мельбурна, який не брав участі в дослідженні, зазначив, що отримані результати, ймовірно, можуть бути застосовні й до інших видів дерев у інших екосистемах. «Подібна робота може стосуватися й інших рослинних угруповань, де домінують дерева, наприклад, рідколісь або низькорослих лісів, де дерева ростуть на значній відстані одне від одного, що не схоже на тропічний ліс», — сказав він, додавши, що інші високі дерева також є ймовірними мішенями для ударів блискавки.

«Ми давно знаємо, що деякі дерева можуть пережити багаторазові удари блискавки», — зазначив Мур, вказуючи на те, що деякі високі дерева в Австралії виживають після лісових пожеж і в результаті височіють над своїми сусідами, що робить їх першочерговими цілями для блискавок. «Їх часто називають „оленячими рогами“ (stags), оскільки верхівка крони виявляється зруйнованою, але вони можуть виживати століттями після удару блискавки», — додав він.

Наразі Еван Гора та його колеги планують розширити свої дослідження на інші лісові масиви в Африці та Південно-Східній Азії, щоб з'ясувати, чи приносить блискавка подібну користь іншим видам дерев і наскільки поширеним є цей дивовижний приклад еволюційної адаптації до однієї з найпотужніших сил природи. Це відкриття демонструє несподівані та складні взаємозв'язки в природних екосистемах і те, як організми можуть знаходити шляхи для процвітання навіть у найсуворіших умовах.