Годовые кольца говорят о том, что происходит на физиологическом уровне, поскольку подавление пожаров делает леса более густыми и менее устойчивыми к засухе, вредителям и лесным пожарам, как показывают новые исследования.
Ученые из Университета штата Орегон и Университета штата Юта изучили 2 800 гектаров смешанных хвойных лесов в центральном Орегоне. лесные пожары стали федеральной политикой.
Другие деревья в районе, где история пожаров широко изучалась, были более молодыми, сравнительно устойчивыми к пожарам и засухе большими елями.
Выводы, опубликованные в журнале Global Change Biology, показывают, что по мере того, как за последнее столетие деревья становились гуще, деревья были вынуждены использовать все больше и больше более тяжелого стабильного изотопа углерода для фотосинтеза, что свидетельствует об усилении стресса от засухи по мере того, как они ограничивали поступление газов в свои листья.
Исследования также показывают, что повышение уровня углекислого газа - атмосферный выброс CO2 увеличился на 40 процентов с начала индустриальной эпохи - не может помочь деревьям справиться с последствиями того, что леса стали более густыми без пожаров.
«Мы хотели задокументировать траекторию чувствительности к стрессу засухи в ответ на постепенно увеличивающийся дефицит пожаров, а также пороговый уровень занятости насаждений, при котором происходит снижение устойчивости и устойчивости к стрессу засухи, короедам и лесным пожарам», - сказал соавтор исследования Кристофер Стилл из Лесного колледжа ОГУ. «Это было пересечение пожарной экологии и физиологической экологии - двух областей, которые встречаются не так часто, как следовало бы."
До 1910 года частые низовые пожары небольшой силы играли ключевую роль в поддержании состояния лесов в засушливых горных районах на западе США. За прошедшие десятилетия дефицит пожаров, возникший в результате федеральной политики, в сочетании с выпасом скота, вырубкой леса и изменениями в землепользовании, вызвал серьезные структурные сдвиги в старых лесах, поскольку туда проникли теневыносливые и не переносящие огонь виды.
За тот же период времени концентрация углекислого газа в атмосфере не только росла, но и увеличивалась; более высокие концентрации CO2 влияют на газообмен листьев - процессы, посредством которых деревья получают кислород для дыхания и углекислый газ для фотосинтеза.
«Мы давно знаем, что тушение пожаров привело к перенаселенности лесов, что означает усиление конкуренции за ресурсы», - сказал аспирант Колледжа лесного хозяйства Эндрю Мершел, еще один соавтор исследования.«Мы знаем, что из-за этого деревья более подвержены засухе, что логично - меньше воды проникает глубоко под землю и больше деревьев откачивают ее. Наше исследование показывает, что происходит на физиологическом уровне. сигналы в годичных кольцах деревьев, и есть."
Дерево добавляет кольцо за каждый год роста, а у хвойного дерева кольцо состоит из более светлой части «ранней древесины» и более темной части «поздней древесины».
Изменение размера кольца отражает температуру и осадки во время роста. И химический состав каждого кольца тоже многое говорит о том, может ли дерево использовать больше более легкого изотопа углерода-12, которое оно предпочитает, или ему приходится прибегать к использованию относительно большего количества более тяжелого изотопа углерода-13 для фотосинтеза.
Изотопы углерода в кольцах деревьев также показали, что деревья реагируют на засуху, становясь более эффективными в использовании воды.
Чего, однако, не было известно, так это того, достаточно ли повышения эффективности водопользования, подкрепленного повышением концентрации CO2, для преодоления повышенного стресса от засухи, вызванного недавним импульсом роста более молодых, нетерпимых к огню деревья.
«Похоже, увеличение плотности деревьев перевешивает преимущества «удобрения» углекислым газом», - сказал Мершель. «Это не обязательно плохо, если более молодые, чувствительные к засухе деревья, которые прижились после исключения пожаров, умирают, потому что это согласуется с тем, как эти леса выглядели раньше - более открытыми, что позволяет сосне пондерозовой жить до 600 лет. Меньшее количество деревьев и снижение конкуренции позволяют старые, огнестойкие деревья, пережившие столетия засухи, насекомых и огня, чтобы сохраниться в качестве структурной основы сухих лесов».
Ведущий автор Стивен Воелкер из Университета штата Юта отмечает, что чувствительность лесов в засушливых горных районах Тихоокеанского северо-запада к засухе может усугубляться по мере того, как изменение климата увеличивает продолжительность бесснежного сезона.
«Недавние исследования OSU и других учреждений также показывают, что более густые леса уменьшают снежный покров на северо-западе», - сказал Фелькер. «Мы не можем точно предсказать, как все эти факторы, влияющие на леса, будут взаимодействовать в будущем, но несомненно, что в лесах с меньшей плотностью будет больше снега и меньше стресса от засухи».
И без «серьезных изменений в политике и управлении, направленных на снижение плотности насаждений», многие леса в центральном Орегоне преодолеют порог, который сделает их менее устойчивыми к засухе и менее устойчивыми к лесным пожарам и нашествиям короедов, сказал он.
Будущая работа этой исследовательской группы расширит анализ изотопов годичных колец на различные районы Орегона и другие части западной части Соединенных Штатов, чтобы оценить влияние усиления конкуренции между хвойными лесами, где может быть суше и жарче, и тем самым обеспечить более полное представление о том, как устойчивость леса изменилась из-за тушения пожаров.