Японские ученые из Киотского университета выяснили, как деревья разной высоты сосуществуют в лесах разного возраста, исследование опубликовано в Journal of Ecology.
В лесных экосистемах идет постоянная конкуренция за свет. Теневыносливые растения обладают рядом адаптаций: их листья шире и тоньше, содержат больше хлорофилла, дыхание замедлено, а положение листьев может меняться в течение дня для более эффективного фотосинтеза при слабом освещении.
В молодых лесах преимущество получают высокие деревья, которые перехватывают основную часть света. Это приводит к выраженной вертикальной структуре: нижние растения оказываются в тени и часто погибают.
В зрелых лесах наблюдается иная картина: деревья разной высоты продолжают расти рядом. Это указывает на то, что помимо конкуренции за свет действуют иные механизмы, позволяющие видам сосуществовать.
Ученые предложили анализировать рост деревьев через два показателя: эффективность перехвата света — количество света на единицу биомассы, и эффективность его использования — способность превращать свет в прирост массы.
Для проверки подхода исследователи изучили более 2000 деревьев 50 видов на 12 участках в Японии, создав карты крон и трехмерные модели освещенности.
Результаты показали, что в молодых лесах ключевую роль играет способность высоких деревьев захватывать свет, тогда как в зрелых лесах важнее становится эффективность его использования. Теневыносливые виды под пологом лучше используют доступное освещение и могут успешно развиваться.
Таким образом, в старых лесах низкие деревья не только выживают, но и компенсируют недостаток света более эффективным его использованием. Это обеспечивает вертикальное сосуществование видов.
Полученные данные уточняют механизмы развития лесов и могут применяться в климатическом моделировании и управлении лесными экосистемами. Исследователи планируют проверить выводы в разных климатических зонах.
