В то время как низкий уровень осадков был обвинен в отсутствии чувствительных к засухе деревьев возле тихоокеанской стороны Панамского канала, новое исследование дает ответ на загадку о том, что мешает засухоустойчивым деревьям из этой области жить вдоль более влажной карибской стороны канала. Ответ: болезнетворные патогены растений, сообщают исследователи в своем исследовании, опубликованном в Интернете в среду, ноябрь.
12 журнала Экологии.
«Поскольку саженцы чувствительных к болезням видов деревьев не могут выжить в более влажных лесах, а чувствительные к засухе виды деревьев не могут выжить в более засушливых лесах, различные виды деревьев населяют более влажные и сухие леса, даже если они находятся всего в 30 милях друг от друга» в Панаме , – говорит Филлис Коли, старший автор исследования и выдающийся профессор биологии.
Другими словами, возбудители болезней деревьев вносят свой вклад в ошеломляющее разнообразие деревьев в тропических лесах Панамы, добавляет она.
Первый автор исследования, докторант биологии Эрин Спир, говорит, что это важно, потому что «планирование сохранения и прогнозы относительно того, как распределение древесных пород может измениться с изменением климата, требуют понимания факторов, влияющих в настоящее время на то, где виды могут и не могут выжить."
Это особенно важно в тропических лесах и других лесах, которые находятся под повышенной угрозой обезлесения.
Финансирование исследования поступило от Sigma Xi – Общества научных исследований, Смитсоновского института и Национального научного фонда.
О лесах и патогенных микроорганизмах
Тропические леса находятся под угрозой, а сухие тропические леса – еще более опасны, потому что более солнечный и сухой климат лучше для выращивания сельскохозяйственных культур и благоприятствует людям. Около 90 процентов жителей Панамы живут на более сухом тихоокеанском склоне страны.
Леса необходимы для кормления и укрытия животных, обеспечения важных лекарств, хранения углерода и воды и уменьшения эрозии за счет удержания почвы на месте.
На эти функции влияют разные виды, населяющие лес, поэтому важно понимать, почему одни виды деревьев могут выжить в определенных областях, а другие – нет.
Леса Панамы также важны с экономической точки зрения, потому что корни деревьев ограничивают степень эрозии почвы в Панамском канале, обеспечивая возможность прохода огромных контейнеровозов. Исследователи также считают, что леса помогают поддерживать уровень воды в канале, потому что лесная почва накапливает воду, медленно выпуская ее в ручьи, питающие канал в засушливый сезон.
Разнообразие тропических лесов велико.
На территории площадью 930 квадратных миль, граничащей с Панамским каналом, произрастает более 800 видов деревьев. Для сравнения, примерно половина штата Род-Айленд – или около 610 квадратных миль – покрыта лесами, а в этой области насчитывается всего 51 вид деревьев.
Одна из причин, по которой в лесах Панамы больше видов, состоит в том, что в тихоокеанском конце канала выпадает меньше осадков в год – около 5.9 футов – чем Карибский край, где 9.8 футов дождя выпадает ежегодно.
Таким образом, Копье выдержало грязь, дождь, насекомых и змей, чтобы контролировать саженцы различных видов деревьев в более влажных и засушливых лесах центральной Панамы на предмет повреждений и смерти, вызванных патогенами.
Растительные патогены, вызывающие заболевание растений, включают бактерии, вирусы и грибки.
Спир говорит, что результаты исследователей показывают, что «все саженцы подвергаются большему риску травмирования и гибели патогенов в более влажных лесах, чем в более засушливых."Это может быть связано с тем, что влажная среда более влажных лесов помогает патогенам выжить, а большее количество осадков помогает патогенам перемещаться от одного саженца к другому.
Но это только половина дела.
Коли говорит, что их исследование показывает, что «патогены причастны к отсутствию древесных видов сухих лесов из более влажных лесов, где они в противном случае могли бы жить. Это связано с тем, что виды деревьев из сухих лесов с большей вероятностью погибнут от атаки патогенов, чем виды из влажных лесов."
Диагностика больных саженцев
Спир собирал семена для исследования, путешествуя пешком на несколько миль, катаясь на байдарках по каналу, чтобы собрать фрукты с нависающих ветвей, и даже катаясь на гондоле с краном, поднимаясь на высоту более 100 футов в лесной полог.
Она провела исследование на двух лесных участках в центральной Панаме: один в большом природном парке Метрополитен в Панама-Сити на более сухой стороне Тихого океана, а другой на частной территории в районе хребта Санта-Рита на более влажной стороне Карибского моря. Она посадила «сады» из семян деревьев, включая виды, типичные для более влажных и сухих лесов, в 30 местах на каждом участке.
Посеяно более 1000 семян; 725 из них проросли.
После того, как семена были посажены, исследователи покрыли их проволочной сеткой, чтобы защитить семена и саженцы от раздавливания ветвями деревьев или съедания животными.
Спир еженедельно посещал оба участка и записывал 725 саженцев.
Еженедельные посещения были необходимы, потому что больные саженцы могут погибнуть и разложиться в течение нескольких дней.
«Мы отслеживали, когда семена прорастали, возникновение и дату, когда наблюдались симптомы атаки патогена, если и когда погиб росток, и мы приписывали причину смерти», – говорит Спир. Симптомы патогена включали участки черной мертвой ткани на листьях или стебле. «В некоторых случаях мы действительно могли видеть, как патоген растет на саженце», – говорит она.
Из 725 проросших саженцев 38 процентов пострадали от патогенных микроорганизмов, в том числе 11 процентов саженцев погибло от патогенов.
По сравнению с саженцами в более сухом лесу, саженцы в более влажном лесу на 74% чаще страдали от повреждений, вызванных патогенами, и на 65% чаще были убиты патогенами.
«Но что действительно поразительно, так это то, что повреждение, вызванное патогенами, было в пять раз более вероятно смертельным для сеянцев видов сухого леса, чем видов влажных лесов», что позволяет предположить, что виды сухих и влажных лесов различаются по своей способности останавливать или останавливаться. медленное заражение, говорит Спир.
Затем исследователи планируют определить конкретные грибы, бактерии и другие патогены, а также выяснить, различаются ли они в более влажных и засушливых лесах.
Во время своего исследования в более сухом парке в Панама-Сити Спир обсуждала свое исследование с туристами и другими посетителями парка.
«Я выходил из клубков виноградных лоз потным, грязным и в целом растрепанным, и люди не могли не спросить, что я делаю», – вспоминает Спир. "Было приятно услышать, как лес коснулся этих самых разных людей."
Краткое покадровое видео сеянца, умирающего от атаки патогена в течение нескольких дней, можно посмотреть по адресу: http: // vimeo.com / 58026978 Видео Эрин Спир, Университет Юты.