Исследование показывает, что продуктивность лугов США больше зависит от сухости атмосферы, чем от осадков

Новое исследование показало, что сухость атмосферы влияет на продуктивность лугов США сильнее, чем количество осадков. Это открытие имеет важные последствия для прогнозирования реакции растений на потепление климата.

Опубликованное 6 марта в журнале Nature Geoscience, исследование, проведенное учеными из Стэнфордского и Колумбийского университетов, проанализировало 33 года спутниковых данных о климате и растительности. Целью было понять, как растения регулируют воду и углекислый газ в засушливых условиях. Команда пришла к выводу, что луга США более чем в три раза чувствительнее к дефициту давления пара (VPD), то есть к сухости атмосферы, чем к количеству осадков. Эти крупномасштабные методы понимания поведения растений могут быть использованы для улучшения моделей, прогнозирующих реакцию экосистем на засухи, которые, как ожидается, усилятся в XXI веке.

«Просто смотреть на изменение количества осадков — это не вся история, — сказала ведущий автор Александра Конингс, доцент наук о Земле в Стэнфорде. — Луга США гораздо более чувствительны к дефициту давления пара, и это важно. Поскольку VPD тесно связан с температурой, мы можем прогнозировать, что он будет продолжать расти в будущем». Ученые проанализировали условия, при которых луга открывают и закрывают свои устьица — микроскопические поры на листьях, через которые происходит обмен водяным паром, кислородом и CO₂. Открытые устьица позволяют растению поглощать CO₂ для производства энергии, но в сухих условиях это грозит потерей воды.

Используя статистический анализ, исследователи отделили влияние поведения растений от региональных условий, таких как разница в осадках или температуре. Исследование выявило большую вариабельность в реакции лугов на засуху, в то время как многие климатические модели рассматривают их одинаково. Анализ проводился на основе общедоступных спутниковых данных дистанционного зондирования за 1981–2013 годы, показывающих «зеленость» растений как индикатор продуктивности, в сочетании с климатическими наборами данных.

Понимание реакции устьиц особенно важно для лугов США, которые являются основным источником поглощения углерода. Луга, покрывающие около 26% территории США и почти 20% суши планеты, также поддерживают биоразнообразие и служат пастбищами. Анализ показал, что луга, которые в ответ на засуху держат устьица открытыми (анизогидрическое поведение), более чувствительны к сухости атмосферы, чем те, что закрывают устьица и останавливают рост для экономии воды (изогидрическое поведение). Растения с открытыми устьицами в американских лугах сильнее страдают от засухи, так как она подавляет их рост в течение вегетационного периода.

Новый подход позволяет измерять эти закономерности по всему миру, в отличие от предыдущих методов, требовавших наземных измерений. Авторы надеются, что его можно будет применить к другим экосистемам, чтобы лучше понять, почему одни деревья гибнут из-за потепления, а другие — нет.