Тюльпановое дерево: обнаружен новый тип древесины, улавливающей углерод
Ученые, проводящие эволюционное исследование микроскопической структуры древесины некоторых из самых знаковых деревьев и кустарников мира, обнаружили совершенно новый тип древесины.
Это открытие может показать новые возможности для улучшения улавливания углерода путем посадки быстрорастущих деревьев, которые чаще встречаются в декоративных садах.
Исследование показало, что тюльпановые деревья, которые связаны с магнолиями и могут достигать высоты более 30 метров, имеют уникальный тип древесины, который не вписывается ни в категорию лиственных, ни хвойных пород.
Ученые из Ягеллонского и Кембриджского университетов использовали низкотемпературный сканирующий электронный микроскоп (cryo-SEM) для изучения наноразмерной структуры вторичных клеточных стенок (дерева) в их естественном гидратированном состоянии.
Исследователи обнаружили, что два сохранившихся вида древнего рода лириодендрон, широко известные как тюльпановое (тюльпанное) дерево (Liriodendron tulipifera — Лириодендрон тюльпановый) и китайское тюльпановое дерево (Liriodendron chinense), имеют гораздо более крупные макрофибриллы, чем их лиственные родственники (макрофибриллы представляют собой длинные волокна, выровненные слоями во вторичной клеточной стенке).
Ведущий автор исследования, опубликованного в журнале «New Phytologist», Ян Лычаковский сказал: «Мы показываем, что лириодендроны имеют промежуточную структуру макрофибрилл, которая значительно отличается от структуры хвойных или лиственных пород. Лириодендроны отделились от магнолий около 30-50 миллионов лет назад, что совпало с быстрым сокращением содержания CO2 в атмосфере. Это может помочь объяснить, почему тюльпановые деревья очень эффективны в хранении углерода».
Ученые подозревают, что именно более крупные макрофибриллы являются причиной быстрого роста тюльпановых деревьев.
«Известно, что оба вида тюльпановых деревьев исключительно эффективны в удержании углерода, и их увеличенная структура макрофибрилл может быть адаптацией, помогающей им легче захватывать и хранить большие количества углерода, когда доступность атмосферного углерода снижается. Тюльпановые деревья могут оказаться полезными для плантаций по улавливанию углерода. Некоторые страны Восточной Азии уже используют плантации лириодендронов для эффективного связывания углерода, и теперь мы думаем, что это может быть связано с его новой структурой древесины».
Liriodendron tulipifera произрастает в Северной Америке, а Liriodendron chinense — аборигенный вид центрального и южного Китая и Вьетнама.
Открытие стало частью исследования 33 видов деревьев из живых коллекций ботанического сада Кембриджского университета, в ходе которого изучалось, как ультраструктура древесины развивалась в хвойных породах (голосеменные растения, такие как сосны и хвойные деревья) и лиственных породах (покрытосеменные растения, включая дуб, ясень, береза и эвкалипты).
«Несмотря на важность этого вопроса, мы мало знаем о том, как структура древесины развивается и адаптируется к внешней среде. В этом исследовании мы сделали несколько ключевых новых открытий — совершенно новую форму ультраструктуры древесины, никогда ранее не наблюдавшуюся, и семейство голосеменных растений с твердой древесиной, похожей на покрытосеменные, вместо типичной мягкой древесины голосеменных» — говорят ученые.
«Основными строительными блоками древесины являются вторичные клеточные стенки, и именно архитектура этих клеточных стенок придает древесине плотность и прочность, на которые мы полагаемся при строительстве. Вторичные клеточные стенки также являются крупнейшим хранилищем углерода в биосфере, что делает еще более важным понимание их разнообразия для дальнейшего развития наших программ по улавливанию углерода, которые помогут смягчить последствия изменения климата».