Растительное разнообразие может влиять на взаимодействие климата и растительности

В новом исследовании, опубликованном в Nature Geoscience, профессор, доктор Мартин Клауссен, директор департамента "Земля в земной системе" Института метеорологии Общества Макса Планка (MPI-M), и исследователи его команды проанализировали, в какой степени разнообразие растений влияет на стабильность взаимодействия климата и растительности.

Наземная биосфера и климат взаимно влияют друг на друга. Растениям нужны солнечный свет и дождь, а растительность, в свою очередь, изменяет потоки тепла между почвой и атмосферой, а также испарение и накопление воды в почве. Это взаимодействие может быть настолько сильным, что происходят резкие сдвиги режимов в экосистеме и климате, как, например, в случае растительности и пустыни в Северной Африке. Около 15 лет назад Мартин Клауссен, Виктор Бровкин и их бывшие коллеги на основе теоретических соображений пришли к выводу, что Сахара, несколько тысяч лет назад бывшая гораздо зеленее, чем сегодня, должна была расшириться до своих нынешних размеров всего за несколько сотен лет. Хотя некоторые геологические данные, кажется, подтверждают эту гипотезу, единственная запись о растительности Сахары, восстановленная Стефаном Крёпелином по находкам пыльцы в отложениях озера Йоа на северо-востоке Республики Чад, указывает на другую картину: не было резких изменений растительности и осадков, а лишь постепенный тренд к более сухому климату, сопровождавшийся сильными вековыми колебаниями растительного покрова.

Новая работа предлагает возможное объяснение этому расхождению. В своём исследовании учёные из MPI-M изучили идею о том, что разнообразие растений влияет на динамику взаимодействия климата и растительности. С одной стороны, некоторые типы растений в их модели чувствительны к изменениям осадков, что приводит к нестабильной системе "растительность-климат". С другой стороны, в модель включены более засухоустойчивые и устойчивые к незначительным изменениям осадков типы растений. Если оба типа растений взаимодействуют с климатом одновременно, то растительное разнообразие имеет тенденцию ослаблять нестабильность этой системы. Она демонстрирует сильные флуктуации, как видно из данных Крёпелина, но резких изменений больше не происходит.

Исследование предлагает возможное объяснение реконструированным Крёпелином сдвигам растительности и климата в Северной Африке несколько тысяч лет назад и фокусируется на тропических экосистемах в полузасушливом климате. Принцип, согласно которому растительное разнообразие может влиять на стабильность взаимодействия климата и растительности, может иметь общее применение.