Новаторское исследование выявило уникальную категорию древесины, «среднюю древесину», в тюльпановом дереве. Это потенциально трансформирует понимание биологии растений и улучшает потенциал улавливания углерода.
Исследование, проведенное совместно учеными из Кембриджского университета и Ягеллонского университета в Польше, проанализировало наномасштабную архитектуру вторичных клеточных стенок тюльпанового дерева с помощью низкотемпературной сканирующей электронной микроскопии. Их выводы переосмыслили традиционную классификацию древесины на твердую (покрытосеменные) и мягкую (голосеменные), предложив уникальную золотую середину, обозначенную как «средняя древесина».
Тюльпановое дерево, также называемое желтым тополем, является обычным явлением в Северной Америке и славится быстрым темпом роста. Достигая высоты около 150 футов и вырастая в среднем на 25 дюймов в год, это дерево известно не только своей эстетической ценностью, но и практическим использованием в производстве мебели, игрушек и музыкальных инструментов. Что еще более убедительно, тюльпановое дерево исключительно искусно в улавливании углерода, как сообщается, поглощая в два-шесть раз больше углерода в лесах, где оно является доминирующим видом.
Исследователи решили понять, почему тюльпановое дерево так эффективно улавливает углерод. Их детальное исследование выявило уникальную структурную особенность древесины дерева. Покрытосеменные растения обычно имеют макрофибриллы — целлюлозные нити — диаметром около 15 нанометров, в то время как голосеменные растения имеют макрофибриллы размером около 25 нанометров. Уникально, что макрофибриллы тюльпанового дерева имеют размеры где-то между этими размерами, отсюда и термин «средняя древесина».
«Лириодендроны имеют промежуточную макрофибриллярную структуру, которая существенно отличается от типичной твердой или мягкой древесины», — пояснил Ян Лычаковски, соавтор исследования. «Это структурное различие соответствует расхождению вида с магнолиями около 30–50 миллионов лет назад, периоду, отмеченному быстрым сокращением атмосферного CO2». Предполагается, что эта эволюционная адаптация способствует превосходной способности тюльпанового дерева хранить углерод.
Рэймонд Уайтман из Кембриджского университета пояснил: «Данные нашего исследования дают новое представление об эволюционных связях между наноструктурой древесины и составом клеточной стенки. Эта ключевая дифференциация в промежуточной макрофибриллярной структуре тюльпанового дерева может объяснить его превосходные способности к улавливанию углерода».
Последствия этого открытия выходят далеко за рамки ботанической классификации. Концепция «средней древесины» открывает новые возможности для стратегий поглощения углерода. Исследователи предполагают, что, понимая уникальные свойства тюльпановых деревьев, можно будет внедрить аналогичные характеристики в другие виды, повысив их эффективность поглощения углерода. Этот потенциал был подчеркнут в статье Лычаковского и Уайтмана в издании The Conversation.
«Теперь мы осознаем необходимость пересмотреть нашу классификацию лесов», — прокомментировали исследователи. Они стремятся выяснить, обладают ли другие деревья схожими характеристиками «среднего леса» и можно ли использовать эти черты для смягчения последствий изменения климата.
Поскольку научное сообщество борется с этой новой парадигмой, становится ясно, что открытие «средней древесины» может стать катализатором значительных достижений как в экологической науке, так и в практических приложениях, направленных на снижение уровня CO2 в атмосфере. Дальнейшие исследования определят, в какой степени эти результаты могут быть применены к другим видам и ожидают ли открытия новые типы древесины.
