Международная группа исследователей пришла к выводу, что эволюция деревьев могла быть обусловлена прежде всего необходимостью выживать в условиях засухи. Работа ставит под сомнение традиционное представление о том, что деревья появились главным образом как способ выиграть конкуренцию за солнечный свет. Результаты исследования опубликованы международным рецензируемым журналом Current Biology.

Авторы предлагают по-новому взглянуть на само определение дерева. По их мнению, главной особенностью древесных растений является не наличие ствола или древесины, а способность на протяжении всей жизни постоянно наращивать и обновлять ткани, по которым транспортируется вода.

По мере увеличения размеров растения доставка воды от корней к листьям становилась все более сложной задачей. Особенно остро проблема проявлялась во время засух.

Основную роль здесь играет ксилема — система микроскопических трубок, по которым вода поднимается вверх. При недостатке влаги в этих каналах могут образовываться пузырьки воздуха (эмболии), блокирующие движение воды. Если такие закупорки распространяются по всей водопроводной системе, растение может погибнуть из-за гидравлического коллапса.

Исследователи считают, что древовидные растения нашли изящное инженерное решение этой проблемы. Вместо единой непрерывной системы они постепенно разделили сеть водопроводящих тканей на отдельные участки, ограничивающие распространение повреждений.

Авторы сравнивают этот механизм с электрической сетью, где автоматические выключатели локализуют аварию, или с кораблем, разделенным на водонепроницаемые отсеки: выход из строя одной части не приводит к катастрофе всей конструкции.

По мнению ученых, именно необходимость одновременно обеспечивать транспорт больших объемов воды и защищаться от гидравлических отказов могла стать одной из главных движущих сил эволюции деревьев. Аналогичная стратегия, как показал анализ, независимо возникала на разных этапах истории древесных растений.

Одна и та же стратегия вновь и вновь появляется на протяжении всей истории деревьев.

Современные деревья способны поднимать воду на высоту более 100 метров без какого-либо насоса — движение обеспечивается сочетанием испарения воды листьями, когезии молекул воды и капиллярных сил. Эти процессы давно считаются одним из самых впечатляющих примеров естественной гидравлики.

В последние годы исследования показывают, что массовая гибель лесов во многих регионах мира во время экстремальных засух часто связана именно с гидравлическими отказами ксилемы, а не только с нехваткой воды как таковой. Это делает новую гипотезу особенно актуальной в условиях меняющегося климата.