Исследователи нашли способ прогнозировать изменения в водосборах при изменении климата

Во время самой продолжительной засухи в современной истории Калифорнии исследователи из Университета Орегона отправились в леса Сьерра-Невады, чтобы изучить, как состав леса влияет на водные ресурсы и какие изменения могут произойти, когда изменение климата изменит экологическую структуру лесов.

Они обнаружили способ использовать взаимосвязь деревьев и почв для прогнозирования изменений в уровнях воды и углерода в этих горных лесах и водосборных бассейнах. Объединив свои выводы с историческими данными, они предполагают возможное увеличение потерь воды в регионе на 10–60% по мере того, как изменение климата заставляет виды деревьев мигрировать на другие высоты.

Исследование, проведенное в сотрудничестве с почвоведом Уиллом Хорватом из Калифорнийского университета в Дэвисе, возглавили постдокторант Тоби Максвелл из Института экологии и эволюции и профессор экологических исследований и географии Лукас Силва. Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Ученые сосредоточились на составе леса, потому что деревья играют ключевую роль в движении и доступности воды, в основном за счет транспирации — процесса, при котором влага перемещается из деревьев в атмосферу. Если дерево транспортирует больше воды из почвы в атмосферу, меньше воды будет поступать в реки и водохранилища.

В Сьерра-Неваде многолетние данные показывают, что определенные виды деревьев начинают расти на больших высотах по мере того, как климат штата становится более жарким и сухим. Учитывая, что эти лесные водосборы обеспечивают водой до 20 миллионов человек в Калифорнии, изменения в этих лесах могут иметь серьезные последствия для штата.

Собрав 225 образцов почвы и растительного опада, а также 345 образцов листьев девяти видов деревьев с трех разных высот в Сьерра-Неваде, исследователи измерили эффективность использования воды — индекс, показывающий, сколько воды теряется при транспирации по отношению к количеству поглощаемого из воздуха CO₂. Данные показали, что деревья в местах с наибольшим количеством осадков испытывали наибольший водный стресс. Анализ почвы показал, что грунт плохо удерживал воду, что ограничивало транспирацию.

«Мы обнаружили, что количество теряемой воды сильно различается у разных видов деревьев и что разные типы почвы регулируют этот эффект», — сказал Максвелл. Изучив взаимодействия, исследователи смогли определить, какие комбинации деревьев и почвы приводят к разным уровням транспирации. Эти выводы могут быть полезны для управления лесами и моделирования влияния изменения климата на ландшафты.