Влияние вибрации на механические свойства и схему распределения биомассы у Capsella bursa-pastoris (Cruciferae)

Для изучения влияния хронических механических воздействий на схему распределения биомассы (т. е. распределение сухой массы между корнями, стеблями и репродуктивными структурами) и механические свойства корней и стеблей (т. е. разрывное напряжение при растяжении и модуль Юнга) использовали травянистый двудольный вид Capsella bursa-pastoris (Cruciferae). Предполагалось, что механически стимулированные растения будут распределять большую долю общей биомассы в корневую систему и меньшую — в надземную часть по сравнению с контролем, и что разрывное напряжение (мера прочности) и модуль Юнга (мера жесткости материала) увеличатся для корней и уменьшатся для стеблей, поскольку такие реакции адаптивно уменьшают изгибающий момент у основания побегов и повышают силу закрепления корневой системы. Также выдвигалась гипотеза, что механическое воздействие неблагоприятно снизит относительную приспособленность особей, уменьшая распределение биомассы на репродуктивные органы и способность распространять семена посредством упругого изгиба стебля. Эти гипотезы проверяли, ежедневно подвергая культивируемые растения вибрации в течение 60 с в ходе роста до созревания и сравнивая их распределение сухой массы и механические свойства органов (измеренные на растяжение) с показателями нетронутых контрольных растений. На основе данных по в общей сложности 51 экспериментально обработанному и 44 контрольным растениям, у которых успешно измеряли механические свойства, хроническая гибкость органов приводила к более массивной корневой системе и менее массивным вегетативным побегам, увеличивала величины разрывного напряжения и модуля Юнга у корней и оказывала обратный эффект у стеблей, снижала сухую массу репродуктивных структур при достижении зрелости, задерживала образование первого зрелого цветка и плода и ускоряла наступление старения растений по сравнению с контрольными растениями. Эти ответы на хроническую гибкость органов интерпретируются как вегетативно адаптивные, поскольку они снижают вероятность поломки стеблей и корней вследствие ветрового давления или поедания, и как репродуктивно неблагоприятные, поскольку они уменьшают репродуктивные усилия и способность механически распространять семена.