Безопасный «тепловой порог»

Мы обнаружили, что из-за потепления на 2˚C большинство тропических лесов может превысить безопасный «тепловой порог»
В процессе фотосинтеза и роста тропические леса удаляют огромное количество углерода из атмосферы, уменьшая глобальное потепление. Однако это потепление сказывается и на самих лесах. Если станет слишком жарко или слишком сухо, деревья будут меньше расти и могут начать умирать быстрее, разлагаясь и выпуская этот углерод обратно в атмосферу.

Вот почему такие ученые, как мы, обеспокоены тем, что изменение климата будет означать, что смерть перевешивает рост, и тропические леса в конечном итоге переключатся на выброс в атмосферу большего количества углерода, чем они уносят. Наше новое исследование, опубликованное в журнале Science, показывает, что тропические леса могут противостоять небольшому повышению температуры — но только до определенного предела.

Такие леса встречаются прямо в тропиках, и хотя они, как правило, жаркие и влажные, это упрощение скрывает множество климатических изменений. В некоторых лесах на южной окраине Амазонки температура в самые жаркие месяцы года достигает 35 ° C, в то время как в других к предгорьям Анд температура не превышает 26 ° C. Джунгли западной Амазонки и Борнео влажны круглый год, в то время как в других частях Амазонии и Африки есть «тропические леса», в которых в самые засушливые месяцы практически не бывает осадков. Мы использовали эту вариацию, чтобы понять, как климат влияет на количество углерода в тропических лесах, и предсказать, как это может измениться в будущем.

Почему мы смотрели на различия между местоположениями, чтобы предсказать изменения с течением времени? Поскольку, поскольку отдельные деревья живут долгое время, даже десятилетия мониторинга не могут сказать нам, как именно лес будет реагировать на изменение климата в долгосрочной перспективе. Например, леса Амазонки, которые высыхают быстрее всего, постепенно смещаются в сторону более приспособленных к засухе видов деревьев, но это очевидно, только если мы посмотрим на самые молодые деревья.

Наша миссия — делиться знаниями и принимать решения.

Измерение деревьев в национальном парке Ндубале-Ндоки, Конго. Аида Куни Санчес, автор предоставил
Изучение различий между разными тропическими лесами дает нам уникальную возможность увидеть, как тропические леса могут реагировать на будущие климатические условия, поскольку мы можем наблюдать, как леса растут в определенном климате после того, как успели адаптироваться. Например, мы можем использовать разницу в количестве углерода, хранящегося в лесах, растущих при 30˚C и 32˚C, в качестве ориентира для того, как первые могут реагировать в долгосрочной перспективе на повышение температуры на 2˚C.

Итак, мы объединили усилия с 223 другими исследователями. Международная команда измерила более полумиллиона деревьев в 813 лесах тропиков. На каждом участке леса мы записывали диаметр, породу и высоту деревьев. И несколько лет спустя мы вернулись, чтобы измерить, насколько выросло каждое дерево, погибло ли какое-то или появилось новое. У каждого дерева был числовой тег, который позволял нам отслеживать их жизнь. Всего мы идентифицировали около 10 000 видов деревьев и провели 2 миллиона измерений диаметра в 24 тропических странах.

При температуре выше 32 ° C запасы углерода быстро уменьшаются. Салливан и др. / Science
Мы обнаружили, что тропические леса могут переносить небольшие перепады температур, но лишь до определенного предела. Когда среднегодовая дневная температура в самое теплое время года достигает 32 C или более, эти леса выделяют в атмосферу в четыре раза больше углерода на каждый градус повышения температуры, чем это было бы ниже порогового значения. В основном это связано с тем, что более высокие температуры замедляют рост деревьев, но это также связано с жарой в сочетании с засухой, что означает, что деревья с большей вероятностью умирают и разлагаются, что приводит к выбросу углерода обратно в атмосферу.

Возможна адаптация — если действовать сейчас
Наши результаты показывают, что у нас есть возможность обеспечить адаптацию лесов к изменению климата, но действовать нужно сейчас. Во-первых, нам необходимо защитить и соединить оставшиеся леса, чтобы виды деревьев могли перемещаться по мере потепления климата.

Но деревья перемещаются с места на место очень медленно: они могут «двигаться» только тогда, когда животные или ветер переносят их семена в другое место, где климатические условия подходят. Чем более фрагментирован лес, тем меньше вероятность того, что семена дойдут до определенных участков. Кроме того, меньшие участки больше подвержены «краевым эффектам», таким как повышенное освещение, более сухой воздух и опасность пожара, что создает сложные условия для прорастания и роста семян. Поэтому сохранение связи между лесами имеет решающее значение.
Во-вторых, нам нужно ограничить выбросы. Даже ограничение глобальных температур на 2 ° C выше доиндустриальных уровней — уже лучший сценарий — приведет к тому, что почти три четверти тропических лесов превысят установленный нами порог жары 32 ° C. Поскольку на каждый градус выше порогового значения тепла выделяется 100 миллиардов тонн CO₂ из тропических лесов в атмосферу, что составляет более 280 лет ежегодных выбросов ископаемого топлива в такой стране, как Великобритания, возникает явный стимул избегать дальнейшего потепления.

Конечно, снизить выбросы сложно. Однако прямо сейчас у человечества есть уникальная возможность. Во время нынешней пандемии значительно сократились выбросы от транспорта, в том числе от других секторов. Итак, это показывает, что мы, люди, можем это сделать. Мы можем спроектировать более здоровое и прохладное будущее для всех нас: тропических лесов и людей.