К более полному пониманию изменений засушливости в глобальных аридных зонах

Глобальные аридные зоны (сухие земли) нагреваются быстрее среднего и являются одними из наиболее уязвимых к изменению климата регионов. Метеорологические показатели указывают на формирующийся тренд усиления поверхностной засушливости, вызывая обеспокоенность опустыниванием и деградацией земель. Однако недавние спутниковые наблюдения также показывают «озеленение» сухих земель, что, по-видимому, противоречит представлению об их иссушении. В новом обзорном исследовании, опубликованном в Nature Reviews Earth & Environment, международная команда всесторонне изучила изменения засушливости в глобальных аридных зонах на основе данных литературы, различных источников наблюдений за Землей и численного моделирования. Ключевой вывод этого синтеза заключается в том, что, учитывая физиологический эффект от роста концентрации атмосферного диоксида углерода (CO₂), кажущийся парадокс между усилением атмосферной засушливости и «озеленением» растительности сухих земель может быть разрешен.

Под руководством исследователей из Пекинского университета, в команду вошли ученые с разнообразным опытом в изучении глобальных аридных зон из Китая, Великобритании, Франции, Австралии, США и Австрии. Используя широкий спектр показателей засушливости, команда представила более полную картину текущих и будущих изменений. Они обнаружили, что атмосферные показатели, как правило, демонстрируют сильную тенденцию к иссушению; в то время как влажность почвы и сток также подразумевают усиление засушливости, но более медленными темпами. Напротив, экосистемные показатели показывают тренд на озеленение и снижение водного стресса у растений, несмотря на рост атмосферной сухости. Совместное проявление атмосферного иссушения и экосистемного озеленения в аридных зонах также подтверждается модельным моделированием динамики растительности.

«Буквально засушливость означает недостаточное водоснабжение для удовлетворения спроса. Однако для разных частей земной поверхности их стороны «предложения» и «спроса» различны; и они могут двигаться в противоположных направлениях при изменении окружающей среды. Поэтому, когда различные показатели сухости объединяются в единую схему, они могут демонстрировать очень разные тренды», — объясняет ведущий автор исследования Лянь Сюй из Пекинского университета. Он добавил: «Ни один отдельный показатель не отражает полностью сложную природу засушливости земной поверхности».

Повышение температуры увеличивает атмосферный спрос на воду и, как ожидается, усугубляет водный стресс растений. Однако было обнаружено, что растения в аридных зонах испытывают снижение уровня водного стресса благодаря одновременному росту концентрации атмосферного CO₂. Это происходит потому, что устьица — поры листьев растений, через которые происходит потеря воды в процессе транспирации, — частично закрываются при более высоких концентрациях CO₂, экономя воду в условиях растущей засушливости. Для экосистем, испытывающих водный стресс, сэкономленная вода позволяет растениям поглощать дополнительный CO₂ и, таким образом, стимулировать более активный рост (озеленение). Снижение транспирации растений также влияет на другие процессы на поверхности суши, оставляя больше воды в почве и увеличивая речной сток, но в то же время делая приземный воздух более теплым и сухим.

«Наши исследования показывают, что игнорирование физиологического отклика растительности дает неполную картину, поскольку способность адаптироваться к более сухим условиям сильнее, чем ожидалось», — сказал Крис Хантингфорд из UK Centre for Ecology and Hydrology.

Авторы отмечают, что будущие изменения в аридных зонах могут быть сильно нелинейными и подверженными влиянию дополнительных факторов, таких как внезапные засухи, пожары и интенсификация человеческой деятельности, которые еще не до конца изучены. «Понимание возможных нелинейных изменений и переломных моментов в экосистемах сухих земель, а также улучшение их представления в моделях климатической системы Земли, является высоким приоритетом для будущих исследований», — добавил Лянь Сюй.

В будущем быстро растущее население и социально-экономическое развитие в аридных зонах могут резко увеличить антропогенный спрос на воду, который станет ключевой движущей силой изменений засушливости, конкурируя с экосистемами за воду и создавая растущую угрозу их здоровью. «Управление водными ресурсами в аридных зонах и политика смягчения последствий изменения климата должны учитывать, как управлять водой более эффективно и устойчиво, чтобы обеспечить продовольственную безопасность и одновременно поддерживать здоровые экосистемы», — сказал Фу Боцзе из Китайской академии наук, возглавляющий Программу по глобальным экосистемам аридных зон (Global-DEP), направленную на содействие социально-экологической устойчивости этих регионов.