Для деревьев рост не следует путать с набором массы

В хвойных лесах Северного полушария производство древесной биомассы не совпадает по времени и скорости с изменениями размера ствола. Это явление, представленное в текущем выпуске журнала Nature Plants, было продемонстрировано и количественно оценено большим консорциумом исследователей, включая троих сотрудников Швейцарского федерального исследовательского института WSL. Наблюдаемый временной лаг между изменениями размера и массы дерева указывает на разную чувствительность этих двух процессов роста к местным условиям среды, таким как свет, температура или доступность воды. Эти выводы имеют решающее значение для понимания углеродного цикла.

Многолетние наблюдения за ростом деревьев на клеточном уровне показали, что в течение вегетационного сезона производство древесной биомассы отстаёт от увеличения обхвата ствола примерно на месяц. Этот ключевой результат был представлен в международном исследовании под руководством Анри Кюни, ранее работавшего во французском Национальном институте сельскохозяйственных исследований INRA, а ныне — в Швейцарском федеральном институте исследований леса, снега и ландшафта WSL.

Выводы основаны на тысячах клеточных наблюдений за формированием древесины и метеорологических данных, собранных на трёх площадках в горах Вогезы (северо-восток Франции), и дополнены данными с более чем 50 исследовательских станций по всему Северному полушарию. Важным участком этой сети является долина Лёченталь в Вале, Швейцария, где с 2007 года исследователи WSL проводят высокоразрешающий мониторинг формирования древесины у ели обыкновенной и лиственницы европейской.

Отслеживание формирования древесины с помощью микрокернов

Соавторы исследования в течение нескольких лет собирали небольшие образцы древесины — микрокерны — для точного количественного определения сезонной динамики формирования трахеид, то есть клеток, из которых в основном состоит древесина хвойных пород. Микроскопическое исследование тонких срезов микрокернов показало, что трахеиды увеличиваются в размере за несколько дней, а затем формируют свои толстые одревесневшие вторичные стенки, что может занимать более 2 месяцев. Эта последовательность развития лежит в основе значительного временного лага между увеличением размера и увеличением биомассы стволов деревьев.

«Эти образцы позволили нам наблюдать, как формируются отдельные годичные кольца и углерод фиксируется в древесной ткани, — заявил ведущий автор статьи Анри Кюни. — Однако измерения высокоточными приборами — дендрометрами, регистрирующими изменения размера дерева, — показали другую картину: впечатляющий разрыв между распределением углерода в древесину и изменениями размера дерева».

Решающее значение для понимания углеродного цикла

Исследование демонстрирует повсеместное распространение этого временного лага в хвойных лесах Швейцарии и в целом по Северному полушарию. Обнаруженный временной лаг имеет решающее значение для оценки углеродного цикла. Например, это означает, что сезонное поглощение углерода древесиной нельзя напрямую оценить по внешним измерениям изменений размера ствола. Такое детальное механистическое описание того, когда и как углерод связывается в древесине в зависимости от условий окружающей среды, предоставляет важную информацию для оценки влияния изменений климата на рост деревьев и углеродные потоки в лесных экосистемах.