В лиственном лесу с преобладанием осины на северной оконечности Нижнего полуострова штата ученые Мичиганского университета тестируют способы сделать леса региона более устойчивыми к изменению климата.
Около 12 000 взрослых деревьев, в основном осины, вырубаются на 77 акрах биологической станции UM, исследовательского и учебного центра площадью 10 000 акров к югу от моста Макино, недалеко от города Пеллстон.
Идея эксперимента UMBS Adaptive Aspen Management Experiment состоит в том, чтобы заменить часть столетней осины смесью пород деревьев и возрастных групп, которые могут быть лучше приспособлены к потеплению климата, экстремальным погодным явлениям и стрессам. например, насекомые-вредители.
Сбор урожая начался в марте, был приостановлен в мае на период гнездования птиц и студенческих летних исследований и будет завершен в сентябре. К тому времени, когда это будет сделано, около 200 грузовиков бревен будут доставлены на ближайший завод для переработки в деревянный сайдинг и отделку для домов.
Вырубка некоторых зрелых осин, срок жизни которых приближается к концу, будет стимулировать отрастание новых деревьев осины, а также должно способствовать росту видов подлеска, сказал эколог и биогеохимик UM Люк Нейв, руководитель проекта..
"Мы достигли точки с нашим климатом, когда мы не можем делать вид, что он не меняется. Сидеть и ничего не делать, когда у нас есть лес, который уязвим для изменения климата, было бы безответственно", - сказал он.
Неф стоит перед высоким штабелем большезубых осиновых бревен, готовых к транспортировке на мельницу Верхнего полуострова. Неподалеку две большие шумные машины методично движутся по лесу, распиливая осиновые деревья на 8-футовые 4-дюймовые бревна, а затем складывая их в штабели. Некоторые из деревьев имеют высоту 100 футов и диаметр ствола почти 2 фута.
Аспен в районе Великих озер считается «проигравшим от изменения климата», по словам Нава, и, как ожидается, не будет хорошо себя чувствовать, поскольку климат в регионе продолжит нагреваться в ближайшие десятилетия. Насаждения с преобладанием одного вида и деревьями одного возраста и высоты кроны могут быть особенно уязвимы.
Я не финансист, но управление лесным хозяйством можно рассматривать с точки зрения инвестиционных стратегий. Вы не размещаете все свои инвестиции в одном месте. Вы пытаетесь диверсифицировать, потому что это защищает вас от риска, - сказал Нэйв, младший научный сотрудник Биологической станции и Департамента экологии и эволюционной биологии Университета штата Массачусетс.
"Итак, если у вас в лесу есть разные породы деревьев разного возраста, это диверсифицированная инвестиционная стратегия, которая увеличивает вашу способность реагировать на потепление климата, засуху и суровые погодные явления."
Проект по управлению осиной в штате Массачусетс является официальной демонстрационной площадкой Нортвудской программы реагирования на изменение климата, регионального сотрудничества между учеными, землевладельцами и частными землевладельцами для продвижения усилий по адаптации к изменению климата.
Проведенная Рамочной программой оценка уязвимости лесов в 2014 году пришла к выводу, что подходящая среда обитания для осины в северном Мичигане резко сократится к концу этого века, если мало что будет сделано для сдерживания глобальных выбросов удерживающих тепло парниковых газов.
Проект управления осиной UM включает продажу древесины на сумму 178 000 долларов компании Louisiana-Pacific Corporation, которая управляет лесопилкой в городе Ньюберри на востоке Верхнего полуострова, на которой работают 127 человек. Завод производит сайдинг и отделку LP® SmartSide®, один из самых продаваемых продуктов Louisiana-Pacific.
От продажи древесины ожидается 8 600 тонн древесины - 7 700 тонн осины плюс другие лиственные породы и немного сосны, по словам Трэвиса Кангаса, менеджера по ресурсам из Луизианы и Тихоокеанского региона.
Срезка производится на территории биологической станции, известной как Пеллстон-Хилл. Три стратегии управления осиной - устойчивость, устойчивость и переход - проходят испытания путем вырубки деревьев на четырех участках общей площадью 77 акров:
Переходная обработка направлена на то, чтобы быстро переместить лес от преобладания зрелой осины к более разнообразным типам покрова, включая долгоживущие виды. Вся зрелая осина будет удалена с этого участка, в то время как все другие виды деревьев - красный дуб, сахарный клен, красный клен, полосатый клен, желтая береза, бумажная береза, железное дерево, липа, болиголов, красная сосна, сосна обыкновенная, белая сосна и бальзамическая пихта. - будет сохранено.
Американский бук, который находится в серьезном упадке из-за болезней на большей части территории Мичигана, также присутствует на этом участке. Здоровые люди будут оставлены для изучения их естественной устойчивости к насекомым и грибковым патогенам.
Обработка устойчивости направлена на сохранение осины и березы в прохладных, тенистых и влажных местах с обращенными на север склонами и высоким уровнем грунтовых вод. Эти факторы могут позволить деревьям на этом участке площадью 25 акров противостоять засухе и жаре, вызванным изменением климата. Почти все пригодные для продажи деревья будут вырублены и удалены с целью восстановления смеси осины и березы.
Две обработки устойчивости направлены на сохранение насаждений осины в будущем, но на увеличение разнообразия видов, возрастных классов и структуры насаждений. Большая часть зрелой осины будет удалена, в то время как большая часть подлеска будет сохранена, в том числе красный дуб, красный клен, здоровые буки и некоторые красные и белые сосны.
Зона лесозаготовок площадью 77 акров находится на территории управления площадью 452 акра, которая включает необработанные эталонные участки и несколько молодых насаждений, которые восстановились после сплошной вырубки в начале 1970-х или начале 1980-х годов.
"Сообщество лесоводов все еще очень рано изучает, что значит адаптироваться к изменению климата. Таким образом, демонстрационные проекты, подобные этому, предоставят действительно полезную информацию, которая поможет всему сообществу узнать об адаптации к изменению климата", сказал Стивен Хэндлер, специалист по изменению климата из США. С. Лесная служба в Хоутоне, штат Мичиган, а также работает в Северном институте прикладных наук о климате.
Доходы от продажи древесины биологической станции пойдут на финансирование исследования воздействия вырубки деревьев на грунтовые воды и почвенный углерод на всей территории управления площадью 452 акра. Доходы от продажи пойдут на установку десятков колодцев для мониторинга подземных вод, а также на анализ тысяч проб почвы и подземных вод, собранных из колодцев, сказал Нав..
Эксперимент по управлению осиной также создаст возможности для будущих исследований для студентов и преподавателей, которые каждое лето проводят время на биологической станции UM.
Кангас из Louisiana-Pacific сказал, что в прошлом году он проинспектировал участок продажи древесины Биологической станции, чтобы оценить количество пригодной для использования древесины и ее рыночную стоимость. Он сказал, что был впечатлен размером и здоровьем осины - в основном большезубой осины с некоторой дрожащей (также известной как трясущейся) осиной.
"Это высококачественное место для осины", - сказал Кангас. «Я не мог поверить в размер и объем деревьев, когда впервые путешествовал по нему. Такие осины можно увидеть в Канаде, но вы просто не увидите их в Мичигане».
В нескольких сотнях ярдов, по грязной грунтовой дороге, бригада из двух человек - один работает на машине, называемой процессором (также известной как харвестер), а другой за штурвалом форвардера - рубит деревья и складывает журналы.
Челюсти на конце длинной руки процессора захватывают основание каждого дерева, обрезают его, а затем переворачивают дерево горизонтально на землю. Ветви срезаются, когда процессор протягивает ствол дерева мимо большого полотна бензопилы, которое быстро нарезает его на бревна. Затем форвардер с гигантскими когтями, как в какой-то огромной аркадной игре, выгребает бревна из земли, аккуратно складывает их в свою платформу и транспортирует груз в придорожную кучу, откуда лесовоз отвозит их на лесопилку.
Aspen использует подобные нарушения для регенерации нового поколения деревьев. Там, где эти взрослые осины срублены, их корни заменят бесчисленными новыми «присосками», говорит Дин Рид, лесник-консультант, организовавший продажу древесины для университета и выступавший в роли связующего звена с Louisiana-Pacific.
«Вы можете получить от 15 000 до 20 000 стеблей регенерации осины на акр», - сказал Рейд. «Но осине нужен прямой солнечный свет, поэтому большинство этих стеблей погибнет, если их затенить, а другие будут конкурировать и вытеснять друг друга».
Осины, срок жизни которых приближается к концу на Биологической станции, были посажены после эпических вырубок и лесных пожаров, которые изменили леса в районе Верхних Великих озер более века назад.
После того, как леса северного Мичигана были вырублены в конце 1800-х годов, по региону прокатилась серия лесных пожаров, которые поглотили древесные обломки, оставшиеся после вырубки леса. По словам Нэйва, большая часть зрелой осины на биологической станции относится к периоду между 1908 и 1919 годами, когда в последний раз объект сильно сгорел в результате лесных пожаров после вырубки леса. Биологическая станция У-М была создана в 1909 году.
Большая часть исследовательской миссии для поколений исследователей и студентов Биологической станции заключалась в том, чтобы задокументировать восстановление леса после этого катаклизма. Сегодня в рамках таких проектов, как Adaptive Aspen Management Experiment, местные исследователи изучают, как лес справится с другой угрозой, последствия которой уже ощущаются: изменением климата.
Стратегии управления осиной, которые тестируются на биологической станции UM, были разработаны в рамках Нортвудского механизма реагирования на изменение климата, проекта Северного института прикладных наук о климате.
В 2014 году Рамочная программа выпустила отчет, опубликованный Лесной службой США, под названием «Оценка и обобщение уязвимости лесных экосистем штата Мичиган». В отчете рассматривается уязвимость лесов северной части Нижнего полуострова Мичигана и восточной части Верхнего полуострова к изменению климата в течение следующего столетия.
Авторы исследования, среди которых были экологи UM Инес Ибаньес и Кнут Надельхоффер, сосредоточились на двух вероятных климатических сценариях, связанных с глобальными выбросами удерживающих тепло парниковых газов. Они рассмотрели сценарий с высокими выбросами, который, по словам авторов, «может быть более реалистичным, исходя из нашей текущей траектории глобальных выбросов парниковых газов», и сценарий с более низкими выбросами..
Сценарий с высоким уровнем выбросов прогнозирует повышение летней температуры на 11,2 градуса по Фаренгейту в районе оценки к концу 21 века. В то же время прогнозируется, что летние осадки по этому сценарию сократятся на 3,8 дюйма.
Этот потенциальный двойной удар может привести к «гораздо более высокой степени стресса от влаги в летнее время» в лесах, чем это видно только из количества осадков, согласно отчету.
В сценариях с высоким и низким уровнем выбросов ожидается, что зима будет продолжать нагреваться быстрее, чем в другие сезоны, а общее количество снегопадов, по прогнозам, сократится, а больше зимних осадков выпадет в виде дождя. Согласно отчету, интенсивные осадки могут продолжать становиться более частыми, чем в прошлом.
Две из основных климатических уязвимостей, на которые мы обращаем внимание здесь, на биостанции, - это водный стресс в течение летнего вегетационного периода и возможность увеличения ветров - целые деревья, корни и все остальное - сносит ветром из-за ледяных бурь. и другие интенсивные осадки», - сказал Нейв.
"Я могу вам анекдотично сказать - за десяток лет жизни и работы на Биостанции - что зимой было больше дождей и ледяных дождей. И эти очень высокие, взрослые осины, которые вырастают до одинаковой высоты и не могут укорениться глубоко из-за плотной подпочвы, склонны к сдуванию при сильном ветре и во время ледяных бурь."
Дополнительная вырубка осины на участке площадью 452 акра может быть рассмотрена в будущем в ожидании результатов текущего исследования, сказал Нав. Будущие работы также могут включать посадку саженцев древесных пород, уже присутствующих на биологической станции (дуб красный, сосна белая, осина зубчатая, клен сахарный), а также интродукцию древесных пород, которые в настоящее время достигают пределов своего ареала южнее. (дуб белый, дуб северный, гикори шагкорный).
Потребуется десятилетие или больше, чтобы узнать, какой из методов лечения осины был наиболее эффективным, сказал Нав. Ожидается, что будущие поколения исследователей и студентов биологической станции продолжат эту работу, сказал он.