Исследования выявили недооцененную и растущую угрозу тропическим лесам и содержащемуся в них углероду.
Сюрприз: быстрые и свирепые грозы могут быть еще большей причиной гибели тропических лесов, чем засуха, и опровергают все, что, как мы думали, мы знали о гибели лесов. Фото: Shutterstock
Деревья в тропических лесах гибнут все быстрее, что имеет последствия для биоразнообразия, накопления углерода и глобального климата. Хотя вырубка лесов является основной причиной исчезновения лесов, в нетронутых лесах также наблюдается рост числа случаев гибели деревьев. Засуха, более высокие температуры и пожары были основными причинами, вызывающими подозрение, но в новой статье, опубликованной Эваном Горой, лесным экологом из Института экосистемных исследований Кэри, указывается на недооцененную угрозу: грозы, которые становятся все более частыми из-за изменения климата.
Не следует путать эти конвективные штормы с ураганами или циклонами, они, как правило, кратковременные, но мощные, с ветром, который валит деревья, и молниями. В перспективной статье, опубликованной в журнале Ecology Letters, Гора и его коллеги объясняют, почему такие штормы могут быть основной движущей силой роста числа погибших тропических деревьев. В условиях потепления климата в тропиках грозы становятся все более распространенными и представляют все большую угрозу для деревьев и накапливаемого ими углерода.
«Тропические леса оказывают огромное влияние на глобальный климат. Они подобны легким Земли, и мы видим, что деревья в них гибнут с большей скоростью, чем в прошлом, и состав лесов тоже меняется», — сказал Гора. «Это может стать серьезной проблемой для будущего не только тропических лесов, но и для всей планеты».
Понимание того, что вызывает тенденцию к гибели деревьев, имеет решающее значение для принятия решений о том, какие породы деревьев следует сажать или сохранять в лесу, чтобы лесоводы могли обеспечить дальнейшее процветание лесов и сохранение углерода в течение длительного времени в будущем.
«Пребывание в лесу во время тропического шторма незабываемо», — сказала соавтор Ванесса Рубио, лесной эколог из лаборатории Гора в Институте Кэри. «Шторм быстро усиливается, небо темнеет, влажность резко меняется, а сильный ветер раскачивает деревья. Затем раздаются раскаты грома и сверкают молнии. Листья и ветки падают на землю, льет дождь, и вы инстинктивно стремитесь как можно быстрее вернуться на полевую станцию.
Несмотря на очевидную опасность для людей, штормы были упущены из виду и недостаточно изучены как потенциальная причина гибели деревьев. Но когда команда повторно проанализировала данные предыдущих исследований о запасах углерода в тропических лесах, они обнаружили, что штормы, по крайней мере, так же хорошо, как засуха и температура, объясняют закономерности гибели деревьев и накопления углерода в лесах.
«Мы были удивлены, обнаружив, что штормы могут быть крупнейшим фактором, вызывающим гибель деревьев в этих лесах, и они в значительной степени игнорируются исследованиями накопления углерода в тропиках», — сказал Гора. «По нашим оценкам, в прошлом на долю штормов приходилось от 30 до 60% случаев гибели деревьев, и это число должно увеличиваться, поскольку штормовая активность увеличивается на 5-25% каждое десятилетие».
Команда также добавила штормы в крупнейшее на сегодняшний день исследование динамики углерода в лесной биомассе, основанное на графиках. Ранее в этом исследовании был сделан вывод о том, что, когда температура поднимается выше определенного порога, запасы углерода в тропических лесах быстро сокращаются. «Но когда вы добавляете штормы, эта взаимосвязь исчезает», — сказала Гора. «По сути, это показывает, что вам нужно включать штормы, иначе вы можете получить неверные ответы».
Ученые отмечают, что штормы и засухи не являются взаимоисключающими явлениями — одни и те же леса могут испытывать как сильную штормовую активность, так и стресс от засухи. Они обнаружили высокую конвективную штормовую активность на юге Амазонии, где также наблюдается нехватка воды, а характер изменений является одним из самых экстремальных.
«Во время моих исследований угроз тропическим лесам мои профессора, наши учебники и даже общая климатическая политика никогда не упоминали небольшие конвективные штормы как потенциальный источник гибели лесов», — сказал соавтор Иэн Макгрегор, лесной эколог из Института Кэри в лаборатории Гора. «Я не помню, чтобы видел их в глобальных климатических моделях, используемых для обоснования климатической политики. Однако, учитывая наши результаты, очевидно, что нам необходимо более глубокое понимание этих штормов, чтобы иметь более точные климатические модели и, следовательно, более эффективную политику».
Есть веские причины, по которым ученые до сих пор не обращали внимания на штормы. Температуру и нехватку воды можно отслеживать с помощью метеорологических станций и легко подключать к долгосрочным данным о лесных участках. Гораздо сложнее обнаружить штормы и отследить их локальный ущерб. Смертность, вызванную грозами, нелегко обнаружить с помощью спутника, и пешим исследователям нецелесообразно обследовать большие лесные массивы достаточно часто, чтобы точно определить ущерб, причиненный конкретным штормом.
Проект Gigante, возглавляемый Горой и ее соавтором Адрианом Эскивель-Мюльбертом из Бирмингемского университета, предлагает один из способов преодоления этих проблем. Проект объединяет систему определения местоположения с помощью молний, беспилотных летательных аппаратов-разведчиков и экспертов на местах, что позволяет проводить частые обследования больших площадей тропических лесов. С помощью этих инструментов ученые начинают определять, когда, где и почему гибнут тропические деревья, а также какие виды страдают больше всего.
Понимание нынешних и будущих угроз тропическим лесам имеет решающее значение для обоснования долгосрочных усилий по сохранению и восстановлению лесов.
«Если мы будем принимать решения о том, какие виды сажать или сохранять, основываясь на неправильном понимании того, что на самом деле убивает эти деревья и какие виды наиболее уязвимы, эти леса не смогут полностью раскрыть свой потенциал», — сказал Гора. Ураганы наиболее губительны для зрелых деревьев, поэтому последствия ошибочных действий по восстановлению лесов могут стать известны только спустя десятилетия после посадки деревьев.
«Однако, — продолжил Гора, — если мы сможем составить более целостную картину того, что движет изменениями в лесном хозяйстве, мы сможем быть гораздо более уверенными в том, что сможем использовать методы лесопользования для обеспечения долгосрочной устойчивости».
Авторы
- Эван М. Гора — Институт экосистемных исследований Кэри, Смитсоновский институт тропических исследований
- Иэн Р. Макгрегор — Институт экосистемных исследований Кэри
- Хелен К. Мюллер-Ландау — Смитсоновский институт тропических исследований
- Джеффри К. Берчфилд — Алабамский университет, Хантсвилл
- Кейси Кушман — Национальная лаборатория Окриджа
- Ванесса Э. Рубио — Институт экосистемных исследований Кэри
- Жизель Бием Мори — Национальный институт исследований Амазонии, Университет штата Мату-Гросу
- Мартин Дж. П. Салливан — Манчестерский столичный университет
- Мэтью В. Хмелевски — Луисвилльский университет
- Адриан Эскивель-Мюльберт — Бирмингемский университет
Финансирование было частично предоставлено за счет грантов Национального научного фонда (NSF) DEB-2213245 и DEB-2241507 для EMG и NE/W003872/1 для MS и EMG. Проект AE-M был дополнительно профинансирован стандартным грантом Королевского общества RGSR1221115 «МегаФлора», Британским советом по исследованиям и инновациям/исследованию природной среды (NERC) TreeScapes NE/V021346/1 «МЕМБРА», NERC/NSF Gigante NE/Y003942/1 и Фондом исследований о биоразнообразии/Центр синтеза и анализа биоразнообразия «Синтрезис».
Институт экосистемных исследований Кэри (Cary Institute of Ecosystem Studies) — независимый некоммерческий центр экологических исследований. С 1983 года наши ученые изучают сложные взаимодействия, которые управляют миром природы, и последствия изменения климата для этих систем. Наши результаты позволяют более эффективно управлять ресурсами, принимать политические меры и повышать экологическую грамотность. Сотрудники являются мировыми экспертами в области экологии городов, болезней, лесов и пресной воды.