Несколько лет наблюдений позволили российским исследователям зафиксировать ослабление сосняков вокруг Красноярска и значительное увеличение скорости изреживания древостоев. Согласно результатам нового исследования, опубликованного в журнале Environments, это обуславливается промышленными выбросами и загрязнением воздуха. Согласно авторам, сосны могут служить индикатором последнего процесса.

Многие крупные промышленные города выделяют в атмосферу много загрязнителей, из-за чего качество воздуха в них оставляет желать лучшего. Например, в воздухе Красноярска ранее было выявлено наличие большого количества молекул бензапирена и соединений фтора. Этот российский город часто занимает одну из первых строчек в рейтинге Мирового индекса качества воздуха, что отражает неблагоприятные экологические условия в нем. Зафиксированные в таких городских центрах выбросы наблюдаются довольно часто, однако их влияние на живые существа до сих пор остается до конца не выясненным.

Российские биологи из Института леса имени В. Н. Сукачева Красноярского научного центра СО РАН, Сибирского федерального университета и Сибирского института бизнеса, управления и психологии провели свой анализ и выяснили, что загрязнение воздуха промышленными выбросами связано с ослаблением сосновых массивов Красноярской агломерации, утратой деревьями хвои, а также с уменьшением количества деревьев — изреживанием. Чтобы сделать такой вывод, авторы проводили наблюдения за состоянием двух сосновых массивов недалеко от Красноярска в течение 18 лет — с 2002 по 2019 годы.

Для анализа влияния загрязнения воздуха на лесные массивы недалеко от города исследователи создали метод некротической метки. Он заключается в введении в ствол дерева смеси веществ, называемых элиситорами. Эти соединения добываются из гриба вида Ceratocystis laricicola. После введения этих веществ дерево начинает реагировать на них и запускает защитную реакцию, позволяющую растению быстро изолировать поврежденные клетки. В результате на стволе часть ткани отмирает, развивается некроз. Расположение и движение такой метки позволяет судить о различных внешних факторах, которым был подвержен организм в период своего развития.

Используя новую методику, исследователи ежегодно ставили такие метки на 50 деревьях. В результате авторы обнаружили, что высота расположения некроза на стволе зависит от качества воздуха и состояния хвои. Например, у здоровых деревьев некроз сместился ниже места инъекции, а у ослабленных поднялся вверх — к кроне.

Для объяснения движения места расположения некроза на стволе авторы предложили гипотезу, которая связывает углеводный обмен и движение грибных элиситоров в растении. Если во внешней среде нет факторов, которые способствуют повреждению хвои, то избыток глюкозы, синтезирующийся в ней при фотосинтезе, спускается в корни, где запасается в виде крахмала. При этом движение сахаров и грибных элиситоров вниз по стволу можно зафиксировать при помощи некроза — он смещается вниз относительно места укола. Если хвоя по какой-то причине повреждается, такое пятно на стволе начинает подниматься вверх. Движение сахаров вверх по стволу обеспечивается расходованием запасов крахмала — дерево «худеет». Истощение сопровождается увеличением доли отмирающих деревьев в сосняке.

Новая методика поможет ученым оценивать влияние загрязнения на леса, хронологию токсичности промышленных выбросов, а также вычислять время восстановления крон деревьев после различных негативных воздействий.