Леса начинают «ускоряться», чтобы оправиться от засухи

Согласно недавнему исследованию, к 2100 году каждый двенадцатый человек может столкнуться с серьезной засухой каждый год. А вода, хранящаяся на двух третях поверхности суши Земли, будет сокращаться по мере потепления климата. Как экологи растений, мы озабочены тем, что это означает для лесов — одного из крупнейших поглотителей углерода и крупнейших активов, которыми мир располагает в борьбе с изменением климата.

Засуха может замедлить рост лесов, уничтожить деревья и даже изменить то, как леса функционируют или какие виды состоят из них. В частности, мы изучили один вид, чтобы понять, как деревья отреагировали на прошлые засухи и насколько устойчивыми они будут.

Мы обнаружили, что некоторые деревья могут восстанавливаться после трудных периодов с большей жизненной силой, чем мы могли себе представить, что может быть хорошей новостью для лесов, которым предстоит более засушливое будущее.

Рекорды годичных колец
Сосна обыкновенная — одна из самых распространенных в мире пород хвойных пород. В своем родном ареале по всей Европе он поддерживает широкий спектр диких животных, таких как красные белки, и широко выращивается для получения древесины.

Наша миссия — делиться знаниями и принимать решения.
В нашем исследовании мы собрали годичные кольца из экспериментального соснового леса, который ученые посадили в Шотландии в 1935 году. Деревья образуют эти кольца на своих стволах и, таким образом, регистрируют, как рост менялся в зависимости от климатических условий каждого сезона. Годы с благоприятным климатом обычно дают широкие годичные кольца, в то время как плохие годы с засухой или другой неблагоприятной погодой дают узкие кольца.

Эти кольца позволяют ученым оглянуться назад во времени. Чтобы понять, как деревья восстанавливаются после засухи, мы сравнили ширину этих колец, образовавшихся в засушливые годы, с ростом, смоделированным в среднем за год и на протяжении всего периода их восстановления.

Стоянка высоких сосен среди кустарников и небольших деревьев на сухой вересковой пустоши.
Сосны обыкновенные — обычное явление в лесах и вересковых пустошах по всей Европе. Мартин Фаулер / Shutterstock
Игра в догонялки
Мы обнаружили, что даже деревьям одного возраста и одного вида, растущим в одном и том же месте, требовалось очень разное время, чтобы оправиться от засухи. В среднем, скорость роста деревьев восстанавливалась за четыре года до уровней, которые можно было бы ожидать, если бы не было засухи, при этом для большинства деревьев требуется от одного до шести лет, хотя некоторые деревья все еще не восстановили этот темп роста девять лет спустя. .

Покопавшись немного глубже, мы обнаружили, что размер каждого дерева до засухи или скорость его роста в то время существенно повлияли на его устойчивость. Быстрорастущие деревья пришли в норму быстрее, но более крупным деревьям потребовалось больше времени для достижения темпов роста, которых можно было бы ожидать, если бы не было засухи.

Что нас действительно удивило, так это то, что произошло с некоторыми деревьями после восстановления их роста. Вместо того, чтобы продолжать расти темпами, которых мы могли ожидать исходя из рекордов температуры и количества осадков в те годы после восстановления, рост некоторых деревьев пошел на ускорение, и эти деревья фактически начали расти быстрее, чем в нашем смоделированном сценарии, где не было засухи. .

Хотя эта «перегрузка» роста была только временной и не наблюдалась на всех деревьях, которые мы изучали, совокупный эффект этого компенсирующего роста был мощным. Эти деревья росли так быстро, что они начали восстанавливать часть обхвата ствола, потерянную лесом в результате засухи. Это означало, что общее воздействие засухи через девять лет было намного меньше, чем через четыре года, которые обычно являются периодом после засухи, который рассматривается в аналогичных исследованиях.

Компенсирующий рост происходит повсюду в природе — он был зарегистрирован у видов рыб, трав и бабочек. Одно исследование показало, что самки большой восковой моли, лишенные пищи в течение 12 часов, быстро растут, чтобы наверстать упущенное, когда еда возвращается, хотя цена такого поведения — более короткая продолжительность жизни.

Вопрос о том, используют ли зрелые деревья компенсаторный рост для борьбы с засухой, и каким образом, в значительной степени не изучен, возможно, потому, что до сих пор исследования фиксировали только их краткосрочную реакцию. Но наше исследование ясно демонстрирует, что этот механизм существует у сосны обыкновенной и может помочь лесам восстановить большую часть древесной биомассы, лишенной засухи.

Теперь нам нужно увидеть, насколько распространено это явление у других видов и в других частях света. Даже если эта привычка широко распространена, способность деревьев компенсировать потерю роста во время засухи будет зависеть от климата, сохраняющего благоприятный для роста рост еще долгое время после окончания засухи. Точно так же более частые и сильные засухи могут быстро свести на нет любые преимущества.

Тем не менее, наши результаты позволяют предположить, что мы, возможно, недооцениваем устойчивость некоторых лесов и переоцениваем, во сколько будущие засухи будут стоить деревьям. Это может иметь последствия для изменения климата, поэтому теперь ученым нужно будет больше узнать об этом механизме, чтобы укрепить свои модели. А поскольку мы обнаружили, что деревья по-разному реагируют на засуху, то, имея разные размеры и скорость роста, леса могут исчезнуть. чтобы лучше ответить на вызовы, которые принесет будущее.