Гибель ели: Исследование леса из черной ели означает, что деревья могут запасать больше углерода, чем считалось
Исследователи, изучая долгоживущий лес, обнаружили, что деревья черной ели, доминирующие в северных лесах Северной Америки, погибают примерно через пять лет после ослабления из-за экологических стрессов. Без омолаживающих пожаров мертвые деревья не заменяются новыми. Этот результат поможет ученым лучше понять, как изменение климата влияет на здоровье лесов и как леса влияют на серьезность изменения климата. Исследование также предполагает, что деревья могут запасать больше углерода, чем оценивается в настоящее время.
«Ключевой вывод здесь в том, что на формирование лесов влияет сочетание краткосрочных и долгосрочных процессов», — сказал ведущий автор Бен Бонд-Ламберти из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики США. Ученые уделяли много внимания потенциальным сигналам изменения климата в лесах — например, их более быстрому росту из-за избытка углекислого газа или замедлению из-за экстремальных температур. Но этот сигнал трудно разглядеть из-за прошлых нарушений, от которых леса восстанавливаются».
Исследование, опубликованное в журнале Global Change Biology, показало, что рост деревьев замедляется по мере старения леса, как и ожидалось. Оно также позволило изучить смертность деревьев — информацию, необходимую для определения, сколько CO₂ деревья могут запасать, чтобы улучшить климатические модели.
Инвентаризация и подсчет колец
Чтобы изучить связь между климатом и лесами, Бонд-Ламберти и его международная группа коллег объединили данные годичных колец деревьев и наблюдения за смертностью деревьев в течение 13 лет в северном канадском бореальном лесу. Этот лес хорошо изучен — в 1990-х годах здесь проходил проект BOREAS под руководством NASA, который дал ученым много знаний о лесах и климате.
Данные колец включали образцы кернов, собранные в три разных года между 2001 и 2012 на участке под названием Northern Old Black Spruce. Такие данные показывают, как быстро деревья растут каждый сезон на протяжении десятилетий или столетий. Годы медленного роста указывают на засуху или сильную жару.
Команда обнаружила, что самые старые деревья начали расти в середине 1800-х годов. С тех пор древостой пережил как минимум три засушливых периода. Однако кольца не показывают, когда деревья умирают. Для этого исследователи четыре раза между 1999 и 2012 годами проводили инвентаризацию на одном и том же участке в 200 квадратных метров, подсчитывая каждое живое и мертвое дерево высотой хотя бы до груди.
Исследователи обнаружили, что за 13 лет только три новых дерева достигли высоты груди, в то время как многие погибли, а другие стали толще. При этом листовой покров остался прежним. Когда команда совместила эти два набора данных с климатическими данными за тот же 150-летний период, стала видна четкая связь между периодами медленного роста и гибелью деревьев позже.
«Мы видим пятилетний лаг между угнетенным ростом по данным колец и увеличением смертности по данным инвентаризации, — сказал Бонд-Ламберти. — Деревья умирают и не заменяются, но средний рост деревьев увеличивается. Обычно считается, что молодые леса быстро поглощают CO₂, а старые, вероятно, нейтральны. Наше исследование показывает, что по мере гибели деревьев в старом лесу деревья среднего возраста утолщаются».
Жажда деревьев
Это исследование также может заставить ученых пересмотреть результаты BOREAS. Данные BOREAS позволяют оценить, сколько CO₂ деревья извлекают из атмосферы и запасают в своей структуре — значение, используемое в моделях для прогнозирования роли лесов в более теплом будущем. Но период исследования BOREAS оказался для леса неудачным временем.
«Мы обнаружили, что 1990-е были необычным десятилетием, — сказал Бонд-Ламберти. — Не худшим для роста, но довольно плохим. Это означает, что вместо типичного роста мы наблюдали медленный, и это ставит вопрос о том, запасают ли леса в среднем больше углерода, чем мы думаем».
Еще один сложный период для леса пришелся на первую половину XX века. «Примерно с 1920 по 1940 год было ужасным временем для дерева. Им было трудно выживать, и это видно в структуре леса сегодня», — отметил ученый.
Чтобы определить, применимы ли эти результаты шире, команда сравнила участок Northern Old Black Spruce с древостоем чуть более молодых, 80-летних черных елей примерно в трех милях. Сравнение показало схожие результаты, указывая, что процессы в старом лесу происходят и в других местах.