Понимание причин гибели деревьев может быть ключом к удержанию углерода

Рост смертности деревьев может снижать способность многих лесов по всему миру связывать углерод, поглощая парниковые газы из атмосферы. Чтобы правильно оценить последствия для углеродного баланса, ученым необходимо разгадать загадку, почему деревья гибнут и как они реагируют на изменения.

Как отмечается в новом исследовании, существуют многочисленные наблюдения увеличения смертности деревьев из-за изменения климата и характера землепользования. Это, по-видимому, трансформирует лесные экосистемы: деревья становятся моложе и ниже во многих лесах. По оценкам, за последние несколько десятилетий леса поглощали до 30% антропогенных выбросов углерода. Хотя общее влияние гибели деревьев на углеродный цикл сложно, поскольку старые деревья и молодняк, который их заменяет, поглощают углерод с разной скоростью, рост смертности, по-видимому, влияет на способность лесов связывать углерод.

Исследователи полагают, что более высокие темпы гибели могут начать перевешивать способность оставшихся и новых деревьев поддерживать прежний уровень поглощения — и потенциально привести к общему сокращению площади лесного полога и биомассы. «Это довольно тревожно, потому что в настоящее время два-три из каждых 10 молекул углекислого газа в атмосфере возвращаются в леса, но мы не знаем, как это будет продолжаться в будущем», — сказал д-р Томас Пью, эколог из Бирмингемского университета (Великобритания).

Хотя тенденция к росту смертности и изменению состава лесов была очевидна в более локальных исследованиях, обзор литературы и анализ данных об изменении землепользования, проведенные командой, указывают на то, что это происходит в широких масштабах. Однако, как отмечает д-р Пью, пока нельзя сказать, происходит ли это повсеместно, поскольку многие территории все еще не изучены.

Для понимания связи изменений в лесах с перспективами будущего хранения углерода необходимы дальнейшие исследования. Многие работы изучали влияние процессов фотосинтеза на накопление углерода, но другим критически важным элементом является понимание масштабных темпов и причин гибели деревьев. Получить глобальную картину этого до сих пор было удивительно сложно, отчасти потому, что деревья могут жить сотни лет, и даже если удается зафиксировать гибель, ее причина часто неясна.

Проект TreeMort, который возглавляет д-р Пью, пытается улучшить понимание продолжительности жизни деревьев, объединяя измерения, сделанные за последние четыре десятилетия из самых разных источников. Пока команда получила представление о более заметных причинах гибели, обнаружив, что около 12% смертности деревьев в пересчете на потерю биомассы во всем мире вызвано крупными нарушениями, такими как пожары, массовое вывалывание деревьев ветром, вырубка и вспышки численности вредителей. «Я ожидал, что события большего масштаба будут составлять большую долю в целом», — сказал д-р Пью.

Следующим шагом, по его словам, является лучшее понимание причин и сроков оставшихся 88% смертей от менее заметных событий, таких как мелкомасштабные рубки и ветровалы, конкуренция с соседними деревьями, болезни, засуха и долгосрочные климатические эффекты, такие как потепление. Получение этой информации о гибели деревьев и добавление ее к исследованиям эффектов фотосинтеза и количества деревьев может стать «переломным моментом» в более точном прогнозировании углеродного баланса.

Но для улучшения глобальных прогнозов хранения углерода во времени нам еще многое предстоит узнать о деревьях на гораздо меньшем масштабе. Проект INTREE стремится сделать это в умеренных лесах Альп и Канады с помощью нового подхода к анализу формирования ксилемы — древесной ткани, проводящей воду и питательные вещества. Метод, называемый «внутрикольцевой качественной анатомией древесины», включает новые анатомические исследования в сочетании с традиционными подходами: долгосрочным анализом годичных колец и краткосрочным сезонным мониторингом еженедельных срезов под микроскопом.

Некоторые исследования команды уже указали на важность их подхода. Когда исследователи изучили, как вспышки численности листоверток влияют на европейскую лиственницу через дефолиацию, они обнаружили, что предыдущие исследования могли недооценивать потерю биомассы примерно на 25%. Они также обнаружили свидетельства того, что более теплый климат в долгосрочной перспективе может в целом снижать темпы роста деревьев в бореальных лесах на некоторых самых северных широтах Канады, что противоречило ожиданиям. Исследователи предполагают, что это также может привести к усыханию верхушек деревьев.

«В свете изменения климата это означает, что даже бореальные леса в относительно влажном климате могут столкнуться с засухой», — сказал д-р Даниэле Кастаньери, исследователь проекта INTREE из Швейцарского федерального института исследований леса, снега и ландшафта (WSL). Хотя такие исследования показывают, что некоторые климатические эффекты могут быть больше, чем считалось ранее, он предостерегает, что в настоящее время сложно делать обобщения из-за необходимости информации о многих других видах деревьев и местообитаниях.

В течение следующего года или двух проект INTREE надеется более непосредственно связать свои анатомические находки с углеродным циклом, но, по словам д-ра Кастаньери, пройдет некоторое время, прежде чем это можно будет сделать в глобальном масштабе. «Связи с глобальным углеродным циклом очень сложны, и масштабирование с клеточного уровня до уровня леса — непростая задача», — сказал он.