«Вывод из этого состоит в том, что сочетание краткосрочных и долгосрочных процессов формирует леса», — сказал ведущий автор Бен Бонд-Ламберти из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики США. «Ученые уделяют много внимания потенциальным сигналам изменения климата в лесах — например, они растут быстрее, чем ожидалось, из-за переизбытка углекислого газа или медленнее из-за экстремальных температур, вызванных изменением климата. Но этот сигнал трудно увидеть, потому что прошлых волнений, от которых восстанавливаются леса ".Исследование, опубликованное в журнале Global Change Biology, показало, что рост деревьев замедляется с возрастом леса, как и ожидалось.
Исследование также позволило исследователям изучить смертность деревьев — информацию, необходимую для определения количества углекислого газа, которое могут накапливать деревья, — для улучшения климатических моделей.«Большинство климатических моделей, которые включают растительность, построены на краткосрочных наблюдениях, например, за фотосинтезом, но они используются для прогнозирования долгосрочных событий», — сказал Бонд-Ламберти, который работает в Объединенном исследовательском институте глобальных изменений.
PNNL и Мэрилендский университет в Колледж-Парке, штат Мэриленд, «Мы должны понимать леса в долгосрочной перспективе, но леса меняются медленно, а исследователи не живут так долго».Инвентаризация, подсчет колец
Чтобы изучить связь между климатом и лесами, Бонд-Ламберти и его международная группа коллег объединили данные, полученные с годичных колец, и наблюдая, сколько деревьев погибло за 13 лет в северном канадском бореальном лесу. Расположенные в северных широтах, бореальные леса имеют долгую холодную зиму и полны вечнозеленых деревьев. Лес был хорошо изучен в прошлом — это было место проекта BOREAS под руководством НАСА в 1990-х годах, исследования, которое предоставило ученым много того, что они знают о лесах и климате.
Данные годичных колец включали образцы кернов деревьев, собранные за три разных года в период с 2001 по 2012 год в регионе, называемом участком Северной старой черной ели. Такие данные говорят ученым, как быстро деревья растут каждый сезон на протяжении десятилетий или сотен лет. Годы медленного роста предполагают, что количество осадков было низким или температура была очень высокой.
Команда обнаружила, что самые старые деревья начали расти в середине 1800-х годов. С тех пор древостой пережил как минимум три засушливых периода, о чем свидетельствуют очень тонкие кольца в эти периоды.
Хотя годичные кольца могут показать, как деревья растут с годами, они не могут сказать ученым, когда деревья умирают. Для этого исследователям пришлось пройтись по лесу и провести инвентаризацию того, что там было.
Чтобы получить данные инвентаризации, исследователи четыре раза посещали одни и те же 200 квадратных метров в период с 1999 по 2012 год. Они подсчитали каждое живое и мертвое дерево, которое выросло как минимум на высоту груди, а также измерили их диаметр.Исследователи обнаружили, что за эти 13 лет в инвентаризацию вошло только три новых дерева высотой по грудь, гораздо больше погибло, а другие откормились.
При этом листовой покров остался прежним. Бонд-Ламберти сказал, что это неудивительно, если увидеть лес, который давно не видел лесных пожаров.Однако, когда команда объединила два набора данных вместе с климатическими данными за тот же 150-летний период, они смогли ясно увидеть связь между периодами медленного роста и мертвыми деревьями позже.
«Мы видим пятилетний лаг между замедленным ростом в основных данных дерева и увеличением смертности в данных о смертности», — сказал Бонд-Ламберти. «Деревья умирают и не заменяются, но средний рост деревьев больше. Люди обычно говорят, что молодые леса быстро поглощают углекислый газ и накапливают его, в то время как старые леса, вероятно, нейтральны. Наше исследование показывает, что как деревья умирают в старых лес, деревья среднего возраста откармливаются ».
Жаждущие деревьяЭто исследование также может заставить ученых пересмотреть результаты BOREAS, сказал Бонд-Ламберти. Данные BOREAS позволяют исследователям оценить, сколько углекислого газа деревья вытягивают из атмосферы и хранят в своих структурах. Это значение используется в некоторых моделях для прогнозирования роли лесов в будущем, более теплом мире.
Но период исследования BOREAS оказался для леса гнилым.«Мы обнаружили, что 1990-е были необычным десятилетием», — сказал Бонд-Ламберти. «Не худший для роста, но довольно плохой. Это означает, что вместо обычного роста мы наблюдали медленный рост, и это вызывает вопросы о том, поглощают ли леса в среднем больше углерода, чем мы думаем».Хотя в этом исследовании, в частности, не было замечено, что деревья растут быстрее в индустриальную эпоху из-за большего количества углекислого газа в воздухе, для ученых, пытающихся это выяснить, будет важно знать, сколько времени потребуется деревьям для их смерти.
Очередной раз лесной жажды приходится на первую половину 20 века. «Примерно с 1920 по 1940 год было ужасное время для дерева. Им было трудно оставаться в живых, и сегодня вы можете увидеть это в структуре леса», — сказал Бонд-Ламберти.Чтобы определить, применимы ли эти результаты более широко, или если древостой находился в необычных условиях, команда сравнила северную старую черную ель с насаждением чуть более молодых, 80-летних черных елей примерно в трех милях от них.
Сравнение двух древостоев друг с другом показало аналогичные результаты, указывающие на то, что то, что происходило в северном старом лесу черной ели, происходило и в другом месте.«Чтобы понять текущую динамику лесов, — сказал Бонд-Ламберти, — мы должны понять их прошлое. Старые леса содержат сюрпризы для климатологии и экосистемной биологии.
Нам нужно отличать прошлые нарушения от сегодняшних условий».