Загадка урожайных лет: почему деревья дают то много плодов, то мало
Ученые, а задолго до них и коренные народы, подметили странность: в одни годы под каждым дубом лежит настоящий ковер из желудей, создавая беличий рай, а в другие — земля почти пуста. И не только дубы следуют этому ритму: буки, сосны, ели и ореховые деревья тоже дают обильные урожаи с четкими перерывами. За этим наблюдением кроется один из самых интригующих механизмов в жизни растений.
Что такое мастинг
Многие растения сбрасывают основную массу семян одновременно в течение одного сезона, а затем на несколько лет почти или полностью прекращают плодоношение. Биологи называют это явление мастингом. Дубы — лишь один из примеров. Тысячи видов деревьев и других долгоживущих растений используют эту тактику «взлет-спад».
Самое распространенное объяснение лежит на поверхности: это гипотеза насыщения хищников. Желуди едят голодные белки, птицы и бесчисленное множество других животных. Если бросить в пир хищников сразу непомерное количество семян, часть из них неизбежно уцелеет. На протяжении десятилетий теория считалась основным ответом на вопрос о мастинге.
Альтернативная гипотеза предполагает, что массовое цветение помогает насекомым-опылителям, например пчелам, работать эффективнее. Если все деревья одного вида зацветают синхронно, у пчел значительно больше шансов перенести пыльцу именно с одного дерева на другое, а не растерять ее впустую.
Но что, если истинная причина лежит глубже? А движущая сила процесса гораздо меньше белки или даже пчелы? Так появилась третья версия.
Как болезни управляют ритмом плодоношения
Исследователи из Канады предположили, что движущей силой могут быть не хищники и не опылители, а патогенные микроорганизмы. [1] Пока белки поедают семена сверху, грибы, бактерии и вирусы атакуют их снизу и изнутри. Ученые давно знали, что эти агенты способны уничтожить огромное количество семян, но их роль в определении сроков плодоношения долгое время игнорировали.
Новая гипотеза переворачивает привычную логику: деревья могут давать меньше семян в отдельные годы, чтобы прервать циклы болезней. Это не просто попытка перехитрить хищников, а тонкая война с микробами.
Ботаник и специалист по охране лесов Джонатан Дэвис (Университет Британской Колумбии), один из авторов работы, проводит параллель с сельским хозяйством. Фермеры часто оставляют поля под паром на два–четыре года, чтобы уничтожить вредителей и патогены в почве, после чего можно снова сеять. Лесные деревья, по его мысли, действуют схожим образом, только в гораздо более длительном временном масштабе.
Мысль о решающей роли болезней возникла не в официальной лаборатории, а во время непринужденной беседы. Дэвис обсуждал с экологом-растениеводом Яннеке Хилле Рис Ламберс поразительную изменчивость урожаев деревьев, которые она изучала в штате Вашингтон. Тогда и родилось предположение о патогенах как о движущей силе. Дэвис решил проверить, не рассматривал ли кто-то такую возможность раньше. Каково же было его удивление, когда поиск в журнальных базах данных выдал пустой экран. В литературе об этом буквально не было ни строчки.
Проверка подобной теории в полевых условиях заняла бы десятилетия — слишком медленно размножаются деревья. Поэтому другой автор статьи, профессор математики Айлин Макферсон из Университета Саймона Фрейзера, построила математическую модель. Экологические модели — это упрощенные описания природных взаимосвязей, выраженные на языке чисел. Поскольку предыдущих исследований по этой теме не существовало, Макферсон намеренно использовала максимально простые уравнения.
В своей модели Макферсон рассмотрела два пути распространения патогенов: прямой — от одного хозяина к другому, и через окружающую среду — с участием промежуточных хозяев или резервуаров.
В расчетах фигурируют два типа хозяев: уже инфицированные и восприимчивые.
Модель показала, что при массовом синхронном посеве создается огромное количество восприимчивых семян, но в годы с низким урожаем их число падает настолько, что популяция патогена может просто истощиться и прекратить существование до начала следующего цикла.
Возможно, единого объяснения не существует и гипотеза о болезнях лишь дополняет общую картину. Но в любом случае, увидев, что на дубе нет желудей, не стоит удивляться. Скорее всего, их будет с избытком на следующий год.
