Быстрее, крупнее, раньше: климатические изменения делают ядовитый плющ опаснее

Есть растения, которым глобальное потепление явно не идет на пользу. Но существуют и такие, которые, похоже, нашли в изменении климата настоящий подарок. Один из самых неприятных примеров – ядовитый плющ Toxicodendron radicans.

Это растение и раньше было способно превратить обычную прогулку по лесу в несколько недель мучительного зуда. Но теперь ученые обнаруживают, что рост концентрации углекислого газа в атмосфере и изменение климата создают для него все более комфортные условия. Теперь плющ может расти быстрее, формировать более крупные листья и эффективнее использовать доступные ресурсы. Первые наблюдения показывают еще одну неприятную тенденцию: сезон его появления в некоторых регионах начинается раньше.

При этом история сложнее, чем кажется. Ученые действительно обнаружили связь между повышением уровня CO₂ и изменениями ядовитого плюща, хотя пока что и нельзя утверждать, что каждое растение сегодня обязательно содержит больше токсичного вещества, чем его предки пару веков назад.

Растение, которое любит углекислый газ

Чтобы понять, почему ядовитый плющ оказался своеобразным «победителем» климатических изменений, нужно вспомнить, что происходит с растениями при повышении концентрации CO₂.

Углекислый газ – не просто парниковый газ. Для растений это сырье для фотосинтеза. В определенных условиях больше CO₂ означает, что растение может производить больше органических веществ и направлять дополнительные ресурсы на рост. Однако разные виды используют этот бонус по-разному. В начале 2000-х годов ученые провели несколько экспериментов, чтобы выяснить, как повышение концентрации углекислого газа скажется на ядовитом плюще. Результат оказался довольно впечатляющим.

В одном из экспериментов растения выращивали при разных концентрациях CO₂. При увеличении количества углекислого газа ядовитый плющ наращивал больше листьев, увеличивал массу побегов и корневищ и быстрее восстанавливался после повреждения. Более поздний эксперимент в настоящей лесной среде показал, что плющ особенно активно реагирует на дополнительный CO₂. В течение нескольких лет растения, находившиеся в атмосфере с повышенным содержанием углекислого газа, росли значительно быстрее контрольных. По итогам эксперимента их биомасса увеличилась примерно вдвое сильнее.

Особенно интересно, что ядовитый плющ оказался одним из наиболее активных растений в эксперименте: повышение концентрации CO₂ стимулировало его рост сильнее, чем рост большинства других древесных растений. Иными словами, в мире с большим количеством углекислого газа у плюща появляется преимущество перед некоторыми конкурентами.

Чем больше CO₂, тем больше плющ

У этой истории есть еще одна важная деталь. Ядовитый плющ – не дерево. Это древесная лиана, которая может стелиться по земле или взбираться на деревья, камни и другие возвышенности. Поэтому дополнительные ресурсы она может направлять не только на создание массивного ствола, но и на производство новых побегов и листьев.

Исследователи, изучавшие старые образцы растения, обнаружили любопытную закономерность. Для этого им даже не понадобилось отправляться в лес. Они воспользовались гербариями – коллекциями высушенных растений, которые хранятся в музеях десятки и сотни лет.

В исследовании, результаты которого были опубликованы в American Journal of Botany в 2023 году, ученые изучили образцы ядовитого плюща из Пенсильвании, некоторые из которых были собраны еще в XIX веке. Всего в анализ вошли сотни образцов, датированных периодом с 1838 по 2020 год. Самые старые растения росли в атмосфере, где концентрация CO₂ составляла около 280 частей на миллион. Сегодня она превышает 400 частей на миллион. Ученые измеряли размеры листьев, количество устьиц – микроскопических пор, через которые растение обменивается газами, – а также исследовали изотопный состав углерода. Результат оказался интересным.

Листья ядовитого плюща стали крупнее

За почти два столетия листья ядовитого плюща увеличились. Это хорошо согласуется с более ранними экспериментами: при повышенном содержании CO₂ растение способно производить больше листовой массы. Причем исследователи обнаружили еще одну особенность. У ядовитого плюща с течением времени уменьшалась плотность устьиц, то есть на единицу площади листа приходилось меньше таких пор. На первый взгляд это может показаться недостатком. Но крупный лист с меньшим количеством устьиц потенциально позволяет растению получать преимущества от увеличенной площади поверхности, одновременно уменьшая потерю воды через эти поры.

Исследователи подчеркивают, что механизм происходящих изменений еще предстоит изучить. Более того, результаты работы оказались не во всем такими, как ожидалось. Например, более ранние эксперименты предполагали повышение эффективности использования воды ядовитым плющом при увеличении CO₂. Однако анализ исторических образцов из Пенсильвании указал на противоположную тенденцию по использованным в исследовании показателям.

То есть климатическая история плюща не сводится к простому правилу «больше CO₂ – растение становится сильнее». Но общая картина выглядит достаточно убедительно: ядовитый плющ заметно реагирует на изменение состава атмосферы и получает от этого определенные преимущества.

А что происходит с его ядовитостью?

Главная причина, по которой ядовитый плющ получил свою дурную репутацию, – не просто название. Растение содержит маслянистую смесь органических соединений под названием урушиол. Именно он отвечает за характерную аллергическую реакцию после контакта с плющом.

У чувствительного человека прикосновение к растению может привести к аллергическому контактному дерматиту: появляются покраснение, сильный зуд, отек, а затем пузырьки и мокнущие участки кожи. При этом реакция возникает не у всех одинаково. В научной литературе часто приводится оценка, что около 80% людей чувствительны к урушиолу. И вот здесь результаты старых экспериментов с углекислым газом становятся особенно тревожными.

Когда исследователи выращивали ядовитый плющ при повышенной концентрации CO₂, растение не только увеличивало биомассу. Оно также изменяло состав урушиола. В частности, доля ненасыщенной формы урушиола, связанной с более сильной аллергенностью, существенно увеличивалась. В шестилетнем эксперименте в лесной экосистеме содержание одного из ненасыщенных компонентов выросло на 153%, тогда как насыщенная форма уменьшилась на 61%. В результате соотношение соединений изменилось в сторону более аллергенной смеси.

Звучит так, будто климатические изменения автоматически превращают плющ в более опасное растение. Но здесь необходимо сделать важную оговорку. Исследование 2023 года с гербарными образцами не измеряло количество урушиола. Ученые изучали главным образом физические и физиологические характеристики листьев. Поэтому оно показывает, что растение действительно менялось в условиях роста концентрации CO₂, но не доказывает, что исторический плющ был менее аллергенным, чем современный. Исследователи отдельно отмечали необходимость дальнейших работ с гербарными образцами для проверки этого вопроса.

Так что правильнее говорить не «глобальное потепление сделало ядовитый плющ ядовитее», а осторожнее: эксперименты показывают, что повышенный уровень CO₂ способен усиливать производство более аллергенных форм урушиола.

Плющ начинает сезон раньше

Есть и еще одна перемена, которую гораздо проще заметить человеку без лаборатории. В Массачусетсе и на юге Нью-Гэмпшира специалист по удалению ядовитого плюща Питер Баррон много лет фотографировал растения, когда они начинали появляться весной. За 14 лет у него накопилась своеобразная любительская климатическая хроника. Когда он только начал заниматься этой работой, первые молодые красноватые листья ядовитого плюща появлялись примерно 10-11 мая. В 2023 году он заметил первые листья уже 18 апреля – почти на месяц раньше, чем в начале его наблюдений.

Само по себе это наблюдение не может доказать, что причиной является исключительно изменение климата. На сроки появления растений влияют температура, продолжительность зимы, влажность почвы и множество других факторов. Но более раннее начало вегетации хорошо укладывается в общую картину потепления.

Если весна приходит раньше, растения получают более длинный период для роста. А если одновременно увеличивается концентрация CO₂, у некоторых видов появляются дополнительные преимущества. Для ядовитого плюща это особенно удачное сочетание.

Плющ – проблема не только для человека

Можно подумать: ну хорошо, пусть он растет быстрее. В конце концов, обычная лиана, разве это экологическая катастрофа? Проблема в том, что ядовитый плющ способен конкурировать с другими растениями.

Как и другие древесные лианы, он может использовать деревья в качестве опоры, поднимаясь вверх к свету. Большое количество быстрорастущих лиан способно создавать дополнительную нагрузку на деревья и мешать молодым растениям пробиваться к верхнему ярусу леса. Исследователи опасаются, что увеличение количества таких растений может влиять на восстановление лесов и постепенно менять состав лесных экосистем.

При этом ядовитый плющ – не инвазивный пришелец везде, где он растет. В Пенсильвании, например, это местное растение, которое является частью экосистемы и дает пищу птицам. Его нельзя просто назвать вредным сорняком. Это хороший пример того, насколько сложными могут быть последствия климатических изменений.

Для человека растение может быть неприятным источником аллергических реакций. Для птицы – источником пищи. Для леса – одним из естественных компонентов экосистемы. Проблема возникает тогда, когда баланс между видами начинает меняться.

Почему ученых беспокоит ядовитый плющ

Есть еще один фактор, который легко недооценить. Чем больше времени люди проводят на природе, тем выше вероятность встретиться с растением. После пандемии врачи в США отмечали увеличение числа обращений, связанных с ядовитым плющом. Конечно, это нельзя автоматически списать на климат: во время пандемии люди действительно стали чаще проводить время в садах, на загородных участках и туристических маршрутах.

Но если растение одновременно становится крупнее, появляется раньше и получает преимущества от повышения концентрации CO₂, количество потенциальных контактов может увеличиваться. А ядовитый плющ — довольно коварный противник. Он может выглядеть совершенно безобидно, особенно весной.

Опасно не только прикосновение к листу

Урушиол находится не только в листьях. Он присутствует в различных частях растения, включая стебли и корни. Для высвобождения аллергена обычно требуется повреждение растительных тканей.

И еще одна важная особенность: проблема не обязательно заканчивается в тот момент, когда растение исчезло. Урушиол может сохраняться на одежде, обуви, инструментах или шерсти животных. Поэтому человек способен получить реакцию, даже не понимая, где именно произошел контакт. При этом сам высыпавший волдырь не распространяет «яд» по коже. Если сыпь появляется в разных местах не одновременно, это связано прежде всего с различной толщиной кожи, количеством попавшего аллергена и временем развития иммунной реакции.

Особенно опасно вдыхание дыма от горящего ядовитого плюща: урушиол может попасть в дыхательные пути вместе с дымом и вызвать серьезную реакцию. Поэтому растение нельзя просто сжигать, пытаясь от него избавиться.

И все-таки виноват ли во всем климат

Не совсем. И это, пожалуй, самый важный вывод из всех публикаций. Нельзя представить ситуацию так: температура выросла, затем CO₂ вырос, затем ядовитый плющ стал огромным и смертельно опасным. Природа работает сложнее. На распространение растения влияют температура, осадки, влажность, продолжительность вегетационного периода, состав леса, конкуренция с другими видами, деятельность человека и доступность новых территорий.

Даже результаты исследований не всегда полностью совпадают. Например, экспериментальные работы показали увеличение эффективности использования воды при повышенном CO₂, тогда как анализ исторических гербарных образцов в Пенсильвании обнаружил другую тенденцию. Но есть несколько фактов, которые складываются в достаточно убедительную картину:

• Ядовитый плющ умеет очень хорошо использовать повышенную концентрацию CO₂.
• В экспериментах он начинает расти быстрее и формирует больше биомассы.
• При повышенном CO₂ он способен производить более аллергенную форму урушиола.
• Исторические образцы показывают изменения размеров листьев и других физиологических характеристик растения за период роста концентрации CO₂ в атмосфере.
• Наблюдения в некоторых регионах указывают на более раннее начало сезона.

Все это не означает, что человечество обречено на будущее, в котором леса будут полностью захвачены ядовитым плющом. Но это очень наглядный пример того, как изменение климата способно влиять не только на ледники, уровень моря или экстремальную жару. Оно может менять и растения. Иногда выиграть от этого способен именно тот вид, с которым человеку меньше всего хотелось бы встречаться.

Ядовитый плющ – символ новой климатической эпохи

У климатических изменений есть странная особенность: их последствия часто выглядят совсем не так, как ожидается. Мы привыкли думать о глобальном потеплении через тающие ледники, засухи и сильные штормы. Но параллельно происходят гораздо менее заметные изменения: растения начинают раньше распускаться, меняют размеры листьев, перестраивают обмен веществ и по-разному используют доступные им ресурсы.

Ядовитый плющ оказался одним из особенно показательных примеров. Он не просто реагирует на окружающую среду. Он, похоже, умеет использовать некоторые изменения в свою пользу. И если повышение концентрации CO₂ продолжится, у этого растения могут появиться еще более благоприятные условия для роста.

Исследования:

• Biomass and toxicity responses of poison ivy (Toxicodendron radicans) to elevated atmospheric CO₂
• Herbarium specimens reveal century-long trait shifts in poison ivy due to anthropogenic CO₂ emissions

Поддержите меня переводом с карты по ссылке или QR-коду.

Поддержите меня донатом на Boosty.

Там же можно подписаться на ежемесячную поддержку.

Поделитесь этим постом!