Прямое доказательство того, что ослабленные засухой леса Амазонии «вдыхают меньше углерода»

Впервые международная исследовательская группа получила прямое доказательство скорости, с которой отдельные деревья в бассейне Амазонки «вдыхают» углерод из атмосферы во время сильной засухи. Ученые измерили скорость роста и фотосинтеза деревьев на 13 участках тропического леса в Бразилии, Перу и Боливии, сравнив участки, затронутые сильной засухой 2010 года, с незатронутыми. Они обнаружили, что, хотя скорость роста деревьев на пострадавших от засухи участках не изменилась, скорость фотосинтеза — процесса, с помощью которого деревья преобразуют углерод в энергию, — за шесть месяцев замедлилась примерно на 10%. Их статья, опубликованная в журнале Nature, делает вывод, что деревья могут направлять свои более ограниченные энергетические резервы на рост, а не на поддержание собственного здоровья. Компьютерное моделирование биосферы предсказывало такую реакцию на засуху, но это первые прямые наблюдения такого эффекта в тропических лесах.

Это трехлетнее международное исследование стало первым детальным крупномасштабным исследованием полного углеродного цикла, рассматривающим как рост, так и метаболизм участков леса в разных частях бассейна Амазонки. Каждый участок представляет собой один гектар и содержит около 400–500 деревьев. Выбранные участки были репрезентативны для различных климатических и почвенных условий бассейна. Исследование стало результатом новой инициативы, координируемой Оксфордским университетом, по тщательному отслеживанию функционирования тропических лесов по всему миру: сети Global Ecosystems Monitoring (GEM).

Результаты стали плодом масштабной и сложной полевой работы: в течение трех лет местные студенты и техники проводили несколько недель каждый месяц на каждом участке, измеряя скорость роста древесины каждого дерева и количество выросших мелких корней. Исследователи взвешивали ежемесячный листопад с помощью сетей, чтобы установить, сколько листьев производит каждое дерево. Они также использовали инфракрасные газоанализаторы для отслеживания выделения диоксида углерода из живой древесины, корней и листьев, чтобы оценить метаболическую активность леса. По случайности, засуха в Амазонии 2010 года произошла прямо в середине этого окна наблюдений, но затронула лишь некоторые ее части.

Исследователи обнаружили, что, хотя скорость фотосинтеза на незатронутых засухой участках была постоянной, на шести пострадавших участках она значительно упала (по сравнению с периодом до засухи 2010 года). Они также выяснили, что, хотя скорость роста на этих участках не изменилась, уровни поддержания тканей и общее состояние деревьев ухудшились. В статье предполагается, что скорость роста деревьев, пострадавших от засухи, не изменилась, несмотря на ограниченные энергетические запасы, потому что в противном случае они оказались бы в невыгодном положении в конкурентной борьбе за свет, воду или питательные вещества. Но это пренебрежение поддержанием организма обошлось дорого и, вероятно, привело к увеличению (вплоть до утроения на некоторых участках) количества погибших деревьев в последующие после засухи годы.

Ведущий автор исследования доктор Кристофер Доти из Института изменения окружающей среды Школы географии и окружающей среды Оксфордского университета заявил: «Тропические леса принято считать «легкими» планеты. Здесь мы впервые показываем, что во время сильной засухи скорость, с которой они «вдыхают» углерод в процессе фотосинтеза, может снижаться. Это снижение поглощения углерода не уменьшает темпы роста, но означает увеличение гибели деревьев. По мере того как деревья отмирают и разлагаются, концентрации диоксида углерода в атмосфере будут увеличиваться, потенциально ускоряя изменение климата во время тропических засух».

Эти результаты подтверждают выводы более ранней статьи в Nature, опубликованной в прошлом году и основанной на данных авиационных измерений. Вместе эти исследовательские данные создают картину — от масштаба листа до глобального масштаба, — которая свидетельствует, что засухи в бассейне Амазонки влияют на уровни диоксида углерода в атмосфере в глобальном масштабе, как в краткосрочной перспективе за счет снижения фотосинтеза, так и в долгосрочной — за счет увеличения смертности деревьев.

Сеть GEM планирует и дальше внимательно следить за тропическими лесами в Америке, Африке и Азии в ближайшие десятилетия, чтобы понять, как эти леса подвержены влиянию меняющегося климата.

«Эти участки — наши канарейки в угольной шахте изменения климата, — сказал соавтор и координатор GEM профессор Ядвиндер Малхи, также из Института изменения окружающей среды Школы географии и окружающей среды. — Как показывает это исследование, они могут дать нам важное раннее представление о реальных механизмах реакции этих сложных лесов на экстремальные климатические условия. Только благодаря такой кропотливой работе по мониторингу мы можем надеяться понять, реалистично смоделировать и предсказать двустороннее взаимодействие между изменением климата и биосферой».