Исследователи из Университета Нью-Мексико обнаружили в стеблях гладкого хвоща (Equisetum laevigatum), растущего вдоль реки Рио-Гранде, аномальный изотопный состав воды. Согласно результатам работы, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, химические показатели воды в растении оказались наиболее экстремальными среди всех когда-либо зафиксированных на Земле соединений.
В ходе анализа ученые измерили соотношение изотопов кислорода в воде по всей длине полого стебля хвоща – от основания до верхушки. Выяснилось, что у корней изотопные показатели соответствуют стандартным земным значениям, однако по мере подъема жидкости состав резко меняется в результате постоянного испарения через микроскопические поры. Показатель δ18O увеличился с минус 8,3 промилле у основания до 82,6 промилле на верхушке, а величина Δ′17O снизилась до минус 1797 единиц per meg. Подобный уровень фракционирования изотопов ранее считался невозможным в земных условиях и в пять раз расширил диапазон известных параметров.
По словам авторов исследования, полые стебли хвоща функционируют подобно естественной ректификационной колонне, где вода испаряется последовательно на каждом уровне. По своим характеристикам итоговые изотопные сигналы напоминают вещество метеоритов, хотя физически вода поступает из обычных наземных источников.
Эти выводы меняют подходы палеоклиматологов, восстанавливающих климатическую историю планеты. Хвощевидные растения существуют на Земле более 400 миллионов лет, и кремниевые микроструктуры в их ископаемых остатках – фитолиты – традиционно используются для оценки уровня влажности и температур далекого прошлого, включая эпоху динозавров. Новое открытие показывает, что изотопный состав кислорода в фитолитах не всегда напрямую отражает характеристики окружающей среды из-за внутренних физиологических процессов самого растения. Без учета этого фактора палеоклиматические реконструкции могут содержать существенные погрешности.
Авторы исследования полагают, что полученные данные помогут скорректировать модели испарения влаги в системе из почвы, растений и атмосферы. Это необходимо для мониторинга климатических изменений в современных засушливых и полузасушливых регионах планеты, где интенсивность испарения оказывает определяющее влияние на экосистемы. В дальнейшем предстоит выяснить, характерно ли подобное экстремальное фракционирование для других видов флоры и как на него влияют температура воздуха и состав почвы.
