Деревья в тропических лесах вымирают ускоренными темпами, что влияет на биоразнообразие, накопление углерода и глобальный климат. Хотя вырубка лесов является основной причиной потери лесов, в нетронутых лесах также наблюдается рост гибели деревьев.
Основные причины гибели деревьев — засуха, повышение температуры и пожары
Однако новое исследование под руководством Эвана Горы, эколога в Институте исследований экосистем Кэри, выявило недооценённую угрозу: грозы, которые становятся всё более частыми из-за изменения климата.
В отличие от ураганов или циклонов, эти конвективные штормы, как правило, кратковременны, но мощны, с ветрами, валящими деревья, и молниями.
В статье, опубликованной в журнале Ecology Letters, Гора и его коллеги обосновывают, почему такие штормы могут быть основной движущей силой роста смертности тропических деревьев. По мере того как они становятся всё более распространёнными в теплеющих тропиках, грозы представляют растущую угрозу для деревьев и хранящегося в них углерода.
«Тропические леса оказывают огромное влияние на глобальный климат. Они как лёгкие Земли, и мы наблюдаем, что деревья в них умирают с большей скоростью, чем в прошлом, а состав лесов тоже меняется», — сказал Гора. «Это может стать серьёзной проблемой не только для тропических лесов, но и для всей планеты».
Понимание причин тенденций гибели деревьев имеет решающее значение для принятия решений о том, какие виды деревьев сажать или сохранять в лесу, чтобы лесные менеджеры могли обеспечить процветание лесов и накопление углерода в долгосрочной перспективе.
Грозы как причина гибели деревьев
«Находиться в лесу во время тропической грозы — это незабываемо, — сказала соавтор исследования Ванесса Рубио, эколог в лаборатории Горы в Институте исследований экосистем Кэри. — Когда шторм быстро нарастает, небо темнеет, влажность резко меняется, и сильные ветры раскачивают деревья. Затем раздаются гром и молния. Листья и ветки падают на землю, льёт дождь, и ваш инстинкт подсказывает вам как можно скорее вернуться на полевую станцию».
Несмотря на очевидную опасность для людей, грозы упускались из виду и мало изучались как потенциальные виновники тенденций смертности деревьев. Но когда команда исследователей заново проанализировала данные предыдущих исследований о запасах углерода в тропических лесах, они обнаружили, что грозы, 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 что они в значительной степени упускаются из виду исследованиями накопления углерода в тропиках», — сказал Гора. «Наши оценки показывают, что штормы ответственны за 30–60% гибели деревьев в прошлом, и эта цифра должна увеличиваться по мере роста активности штормов на 5–25% каждое десятилетие».
Команда также добавила данные о штормах в крупнейшее на сегодняшний день исследование динамики углеродных запасов биомассы в лесах, основанное на данных о лесных участках. Это исследование ранее пришло к выводу, что, когда температура поднимается выше определённого порога, в тропических лесах происходит быстрое сокращение запасов углерода.
«Но когда вы добавляете данные о штормах, эта зависимость исчезает, — сказал Гора. — Это в основном показывает, что вы должны учитывать штормы, иначе вы можете получить неверные ответы».
Штормы и засухи не исключают друг друга, отмечают учёные — одни и те же леса могут испытывать как высокую активность штормов, так и засушливый стресс. Они обнаружили высокую активность конвективных штормов в южной части Амазонки, где также высок водный стресс, а модели изменений являются одними из самых экстремальных.
«Во время моих исследований угроз для тропических лесов мои профессора, наши учебники и даже общая климатическая политика никогда не упоминали небольшие конвективные штормы как потенциальный источник гибели лесов», — сказал соавтор исследования Ян МакГрегор, эколог из Института исследований экосистем Кэри в лаборатории Горы. «Я не помню, чтобы видел их в глобальных климатических моделях, используемых для обоснования климатической политики. Однако, учитывая наши выводы, очевидно, что нам нужно более глубокое понимание этих штормов, чтобы иметь более точные климатические модели и, следовательно, более эффективную политику».
Есть веские причины, по которым учёные до сих пор не уделяли грозам должного внимания. Температуру и водный стресс можно отслеживать с помощью метеорологических станций и легко связать с долгосрочными данными о лесных участках. Однако обнаружить штормы и отследить их локализованный ущерб гораздо сложнее.
Гибель, вызванная грозами, нелегко обнаружить с помощью спутника, и для исследователей, передвигающихся пешком, нецелесообразно часто обследовать большие лесные массивы, чтобы точно определить ущерб, причинённый конкретным штормом.
Проект Gigante, возглавляемый Горой и соавтором Адрианой Эскуivel-Муэлберт из Бирмингемского университета, предлагает один из способов преодоления этих проблем. Проект объединяет систему определения местоположения молний, дронов и экспертов на местах для частого отбора проб на больших территориях тропического леса.
С помощью этих инструментов они начинают количественно определять, когда, где и почему умирают тропические деревья, и какие виды наиболее пострадали.
Понимание текущих и будущих угроз для тропических лесов имеет решающее значение для долгосрочного сохранения и восстановления.
«Если мы будем принимать решения о том, какие виды сажать или сохранять, основываясь на неверном понимании того, что на самом деле убивает эти деревья и какие виды наиболее уязвимы, эти леса не достигнут своего полного потенциала», — сказал Гора. «Однако, — продолжил Гора, — если мы сможем построить более целостную картину того, что движет изменениями в лесах, мы сможем быть гораздо более уверенными в руководстве практикой управления лесами для обеспечения долгосрочной устойчивости».
Предоставлено Институтом исследований экосистем Кэри.