Зеленый обогреватель
Тропики или Арктика - этот климатический вопрос не должен быть таким же, как дерево. Но, может быть, его листья. Потому что внутри приятное комнатное тепло - вне зависимости от температуры наружного воздуха.
На уроках биологии все еще было очень просто: есть теплокровные животные, такие как млекопитающие и птицы, которые могут поддерживать постоянную температуру тела независимо от температуры окружающей среды. А еще есть большая группа хладнокровных, температура тела которых колеблется в зависимости от внешних условий.
При ближайшем рассмотрении, однако, все оказывается немного сложнее. При соответствующем размере тела отработанного тепла метаболизма достаточно, чтобы энергично нагреть салон. Тунец, который, как и все рыбы, хладнокровен, поддерживает температуру своего тела на десять градусов выше температуры воды и поэтому может проявлять себя как настойчивый и быстрый пловец даже в холодных регионах.
Это работает не только с крупной рыбой, но и с мелкими насекомыми: пчелы и муравьи - разумеется, хладнокровные - всегда кондиционируют свои постройки до комфортной температуры. А вот с растениями терморегуляция должна прийти к концу. Ведь каждое растение неизбежно подвергается суровым внешним условиям. Равнотемпературные деревья? Ерунда!
Но, возможно, здесь тоже необходимо переосмысление, если Брент Хелликер и Сюзанна Рихтер добьются своего. Биолог и геолог из Пенсильванского университета в Филадельфии интересовались температурой внутри листьев. Сейчас уже не так-то просто поместить медицинский градусник в тонкий лист. Поэтому исследователи выбрали косвенный метод: датчиками служили изотопы кислорода.
Подавляющее большинство природного кислорода состоит из атомов с массовым числом 16; однако существуют и изотопы кислорода с массовым числом 18. А этот тяжелый изотоп 18O, например, накапливается в воде при повышении температуры и/или понижении влажности - просто потому, что чем легче16O вода испаряется быстрее. При более высоких температурах растения, в свою очередь, все активнее включают тяжелый кислород в сахар, образующийся в процессе фотосинтеза, который затем сохраняется в виде целлюлозы. Поэтому климатологи любят использовать зонд 18O в древесине старого дерева для определения температуры в прошлом.
Теперь то же самое сделали Хелликер и Рихтер: они определили содержание 18O в целлюлозе 39 лиственных и хвойных пород деревьев из 25 различных местоположений, отличающихся от субарктических регионов. Северной Америки до субтропического Карибского бассейна более 50 градусов широты. Параллельно они измерили изотопный состав окружающей воды.
Двое ученых предположили, что в месте образования целлюлозы, то есть в фотосинтетически активных листьях, преобладают такие же среднегодовые температуры, как и на улице. Соответственно должны иметь место и такие же соотношения изотопов. Но это было не так.
Напротив, содержание 18O в древесине деревьев холодных регионов было значительно выше, чем в окружающей местности. В более теплых краях было наоборот. Вывод: В среднем внутри листьев деревьев в холодных местах значительно теплее, чем снаружи; с другой стороны, когда окружающая среда жаркая, внутри приятно прохладный климат. Исследователи даже смогли рассчитать среднюю внутреннюю температуру листа, которая должна применяться ко всем видам деревьев независимо от географической широты: 21,4 градуса по Цельсию..
Постоянно приятный микроклимат внутри листа? Исследователи не хотят заходить так далеко. Их ни в коем случае не исключают суточные и сезонные колебания температуры, однако в среднем листья, осуществляющие фотосинтез, поддерживают удивительно постоянную температуру. Это может объяснить загадку, над которой давно ломают голову физиологи растений и экологи: листья растений по своим морфологическим и физиологическим характеристикам мало учитывают внешний климат - все они выглядят очень похоже.
Как работает зеленое отопление? Исследователи не знают. Однако у хвойных можно наблюдать, что плотность хвои на ветвях увеличивается с понижением температуры. Это затрудняет атаку ветра и снижает потери тепла отдельными иглами. Однако при повышении наружной температуры у дерева возникают проблемы - ведь оно не может произвольно прореживать ветки.