Растения, растущие на дне гигантских карстовых воронок в Китае, настолько насыщены питательными веществами, что растут быстрее своих наземных аналогов, при этом используя меньше фундаментальных строительных блоков, как показало новое исследование.
Эти воронки, называемые «тянькэн», являются одними из последних сохранившихся природных убежищ для древних лесов и могут содержать виды, неизвестные науке — но до сих пор не было ясно, как именно эти виды могут процветать на дне этих глубоких ям.
Оказалось, что лавры, крапива и папоротники, живущие в тянькэне, процветают благодаря огромным запасам азота, фосфора, калия, кальция и магния, которые ограничивают рост растений в других средах, где они находятся в дефиците. Но поскольку эти питательные вещества обильны в тянькэне, растения поглощают их, чтобы вырастать высокими и максимально использовать достигающие их скудные лучи солнечного света, как показало исследование, опубликованное онлайн 20 июля в Chinese Journal of Plant Ecology.
«Растения могут адаптироваться к неблагоприятным условиям, регулируя содержание питательных веществ», — написали учёные в исследовании.
На дно тянькэна, что в переводе с мандаринского означает «небесные ямы», проникает очень мало света. Тянькэн — это ямы глубиной 100 метров (330 футов) в юго-западном карстовом ландшафте Китая. Эти глубокие ямы содержат растения, предпочитающие влажность и тень, включая виды, уникальные для этого региона, согласно исследованию.
«Из-за возвышающихся утёсов и крутых склонов тянькэна они меньше подвергались воздействию человеческой деятельности», — написали исследователи.
Тянькэн является убежищем для современных карстовых лесных растений, включая непальскую свиную сливу (Choerospondias axillaris) и китайский дождевой колокольчик (Strobilanthes cusia), добавили они.
Для исследования учёные собрали образцы из 64 видов растений внутри и вне тянькэна в уезде Лэйе в китайском регионе Гуанси. Уезд Лэйе является домом для группы карстовых воронок Дашивэй, геологического чуда, состоящего из 30 воронок на площади 20 квадратных километров (7,7 квадратных миль). Чтобы определить, различаются ли стратегии поглощения питательных веществ и роста этих растений в зависимости от их среды обитания, команда специалистов измерила содержание углерода и питательных веществ в каждом образце.
Растения, растущие внутри тянькэна, имели более низкое содержание углерода по сравнению с растениями, растущими вне, но их уровень других элементов, таких как кальций и калий, а также скорость роста были выше.
Углерод необходим растениям, так как он составляет большую часть их «скелетов» и структур, которые улучшают удержание воды, согласно исследованию. Однако влажные условия внутри тянькэна означают, что растения прекрасно справляются с более низким уровнем углерода в своих тканях, потому что им не нужно сохранять столько воды. Растения, растущие на поверхности, содержат больше углерода, вероятно, потому что «лес за пределами ямы имеет высокую световую интенсивность, быстрое испарение воды, бедные почвы, значительное влияние человеческой деятельности и лёгкую потерю почвы», — написали исследователи.
По сравнению с растениями на поверхности, растения, растущие внутри тянькэна, имели более высокие уровни азота и фосфора, которые растения извлекают из почвы. Почва на дне тянькэна содержала больше этих элементов, чем поверхностные почвы, что указывает на то, что растения поглощают их легче. Карстовая почва богата кальцием и магнием, и растения тянькэна демонстрировали значительно более высокие уровни этих элементов по сравнению с растениями на поверхности. Они также имели более высокий уровень калия, несмотря на то, что калий относительно дефицитен в карстовых почвах.
Согласно исследованию, растения тянькэна поглощают питательные вещества с большей готовностью, чем «консервативные» наземные растения, потому что питательных веществ в тенистых глубинах воронок больше и потому, что растениям необходимо выше расти.
«Пищевая ценность почвы внутри леса тянькэн хороша», — написали исследователи, добавив, что растения эволюционировали так, чтобы максимально использовать доступные ресурсы для быстрого роста и более эффективного сбора света.
