Амазония — это крупнейший тропический лес в мире. Он отличается огромным биоразнообразием и играет важную роль в глобальной климатической системе, накапливая огромное количество углерода в своей растительности.
Амазония широко признана ключевым элементом, влияющим на климат (IPCC: Межправительственная группа экспертов по изменению климата). Продолжающаяся вырубка лесов и изменение климата могут привести систему к критическому порогу, в результате чего Амазония перейдёт из богатого биоразнообразием тропического леса в деградированную экосистему, напоминающую саванну.
Новое исследование, опубликованное в Communications Earth & Environment, исследует долгосрочные прогнозы будущего экосистемы Амазонии с использованием современных моделей системы Земли.
Исследователи оценили долгосрочные изменения в тропических лесах Амазонии с настоящего времени до 2300 года с помощью современных моделей системы Земли из Проекта сопоставления взаимосвязанных моделей (CMIP5 и CMIP6), которые использовались в Пятом и Шестом оценочных докладах IPCC.
Они определили «ухудшение состояния» как серьёзную потерю фотосинтетической активности к концу XXI века по сравнению с XIX веком в районах, которые изначально были высокопродуктивными при сценариях с высокими выбросами.
Учёные проанализировали климатические и экологические условия, при которых могут произойти такие резкие сдвиги. Большинство рассмотренных моделей прогнозируют ухудшение состояния Амазонии, хотя сроки и пространственные масштабы различаются.
Результаты моделирования системы Земли показывают, что ухудшение состояния может начаться уже в XXI веке при широком диапазоне уровней глобального потепления, начиная с 1,5 °C и вызванное экстремальными условиями — значительным увеличением годовой температуры поверхности воздуха, снижением осадков и усилением изменений в землепользовании с лесных на сельскохозяйственные земли.
Однако текущие модели системы Земли могут недооценивать будущие риски, поскольку многие из них не полностью отражают ключевые экологические процессы в тропических лесах, такие как динамика пожаров и вызванная засухой гибель деревьев.
Новое исследование также раскрывает ключевые механизмы, лежащие в основе ухудшения состояния Амазонии. В долгосрочной перспективе глобальное потепление ослабляет Атлантическую меридиональную опрокидывающую циркуляцию (AMOC), основную систему океанских течений, которая, в свою очередь, смещает Межтропическую зону конвергенции (жизненно важный тропический дождевой пояс) на юг.
Это смещение приводит к более жарким и засушливым условиям на севере Амазонии. Кроме того, повышение уровня углекислого газа снижает эвапотранспирацию — процесс, при котором деревья выделяют влагу в воздух, тем самым ослабляя естественную систему рециркуляции воды в Амазонии и способствуя региональному иссушению.
Долгосрочные прогнозы при сценариях с высокими выбросами показывают более частые потепления, подобные Эль-Ниньо, которые усиливают жару и засуху в бассейне. Это исследование — первое, в котором ухудшение состояния Амазонии продемонстрировано на основе нескольких проекций моделей системы Земли и объяснены его основные движущие силы.
Эти климатические изменения вызывают каскад экологических нарушений. Более жаркие и засушливые условия снижают эффективность фотосинтеза и увеличивают дыхание растений, нарушая углеродный баланс тропического леса. Снижение количества осадков и влажности почвы ограничивает доступность воды и препятствует транспортировке питательных веществ, что ухудшает здоровье и регенерацию деревьев.
В результате экосистемы тропических лесов становятся менее продуктивными, более уязвимыми к нарушениям и в конечном итоге пересекают порог, за которым они больше не могут поддерживать густую растительность. В сочетании с широкомасштабными изменениями в землепользовании, особенно на юге Амазонии, эти сдвиги подталкивают регион к крупномасштабному коллапсу экосистемы.
Выводы исследования подчёркивают острую необходимость ограничения выбросов парниковых газов и защиты устойчивости Амазонии. Продолжение потепления, изменения в землепользовании и деградация экосистем могут вскоре подтолкнуть тропический лес к переломному моменту с глобальными климатическими последствиями.
Ведущий автор исследования, доктор Ирина Мельникова, также предостерегает, что будущие исследования должны сосредоточиться на улучшении представления экологических процессов в моделях, чтобы лучше прогнозировать риски. Защита Амазонии требует скоординированных международных действий, интеграции мер по смягчению последствий изменения климата, устойчивого управления земельными ресурсами и стратегий сохранения.
Предоставлено Национальным институтом экологических исследований.