Леса — важнейший ресурс для снижения уровня углерода, который в настоящее время компенсирует около 20% выбросов углекислого газа в Северной Америке. Поскольку температура продолжает расти, учёные спешат понять, как изменение климата влияет на леса и их способность накапливать углерод.
Новое исследование, [опубликованное](https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2412873122) в Proceedings of the National Academy of Sciences, проливает свет на то, как более тёплые зимы могут препятствовать способности деревьев накапливать углерод, несмотря на то, что более тёплое лето стимулирует их рост.
Методы исследования
В ходе исследования использовались шесть участков леса, расположенных в экспериментальном лесном хозяйстве Хаббард-Брук в Нью-Гэмпшире. В течение 10 лет учёные изучали влияние изменения температуры почвы и сокращения снежного покрова.
Исследователи оставили два из шести участков нетронутыми (контрольные участки), а на двух участках прогревали почву в вегетационный период на 5 °C. На оставшихся двух участках почву также прогревали на 5 °C в вегетационный период, но при этом периодически удаляли снег зимой, чтобы вызвать до четырёх циклов замораживания и оттаивания. Почву прогревали с помощью закопанных нагревательных кабелей.
На протяжении 10 лет исследователи измеряли рост деревьев, уровень снега и температуру почвы для каждого участка. Участки состояли в основном из красных кленовых деревьев, и измерения роста проводились только для этих деревьев.
Результаты исследования
Все участки, на которых в вегетационный период была более тёплая почва, показали больший рост деревьев, чем участки без нагревательных кабелей. Однако поглощение углерода деревьями с сокращением снежного покрова зимой и теми, которые прогревались только в вегетационный период, показало заметное различие в их способности накапливать углерод.
Когда исследователи оценили углерод биомассы стволов деревьев — показатель того, сколько углерода дерево взяло из окружающей среды, — они обнаружили, что деревья с прогретой почвой в вегетационный период увеличили поглощение углерода на 63% по сравнению с контрольными участками. В то же время деревья с сокращённым снежным покровом зимой накапливали лишь на 31% больше углерода, чем контрольные участки.
Это указывает на то, что сокращение снежного покрова — и, следовательно, увеличение циклов замораживания и оттаивания — зимой значительно ухудшает способность деревьев накапливать углерод. Участки, на которых сохранялся более постоянный снежный покров, испытали защитный эффект, в то время как увеличение циклов замораживания и оттаивания, по-видимому, нанесло достаточно ущерба корням деревьев на других участках, чтобы нарушить их поглощение углерода.
Выводы
Многие современные модели воздействия изменения климата основаны на том факте, что деревья, переживающие более тёплые вегетационные сезоны, увеличивают поглощение углерода из-за повышения питательности почвы. Хотя это исследование подтверждает эту идею, оно также показывает влияние более тёплых зим и увеличения циклов замораживания и оттаивания.
Авторы исследования указали, что будущие модели должны учитывать этот эффект, чтобы получить более полное представление о влиянии изменения климата на поглощение углерода лесами. Они пишут: «Наши результаты расширяют наше понимание реакции углеродного цикла лесных экосистем на изменение климата, показывая, что неучёт влияния сокращения зимнего снежного покрова в моделях земных систем, скорее всего, приведёт к переоценке темпов поглощения углерода северными умеренными лесами в ответ на изменение климата как минимум на 50%».
Исследователи отмечают ограниченную статистическую мощность из-за относительно небольшой площади леса и ограничений изучения воздействия только на один вид деревьев. Для лучшего понимания будущих последствий потепления планеты и увеличения циклов замораживания и оттаивания в умеренных лесах будущие исследования должны изучить воздействие на другие деревья и экосистемы в целом.