На сегодняшний день это самое всестороннее исследование в своем роде: исследователи из Боннского университета и Университета Юго-Восточной Норвегии изучили, как два характерных вида арктических и альпийских растений реагируют на глобальное потепление. Они сделали это, проанализировав почти 500 миллионов собственных показаний из горного региона Норвегии. Анализы показывают, что потенциальные последствия изменения климата в значительной степени зависят от конкретного места произрастания растений и что от потепления выиграют, в частности, лиственные виды. Результатом станет дальнейшее усиление тенденции к озеленению аркто-альпийских регионов. Исследование опубликовано в журнале «Экосфера».
Горы Норвегии могут быть чертовски негостеприимными в холодные месяцы. Тем не менее, есть растения, которые прекрасно справляются с низкими температурами. К ним относятся карликовая береза Betula nana и водяника черная Empetrum hermaphroditum. Оба прекрасно себя чувствуют в аркто-альпийских условиях; это делает их типичными представителями тундровой растительности.
До сих пор было неясно, как на рост карликовой березы и водяники влияют конкретные условия окружающей среды. В альпийских регионах Норвегии уже 30 лет реализуется проект, направленный на то, чтобы это изменить. «Мы подключили некоторые из растений здесь и оснастили их так называемыми регистраторами данных, которые записывают измерения», - объясняет профессор, доктор Йорг Лёффлер с факультета географии Боннского университета. Сенсор в виде булавки регистрирует диаметр ствола - минута за минутой, 365 дней в году, с точностью менее одной тысячной миллиметра. В то же время исследователи измеряют солнечную радиацию, температуру в корневой зоне и непосредственно над поверхностью почвы, а также влажность почвы.
Усадка от мороза
В текущем исследовании исследователи проанализировали почти 500 миллионов измерений 40 растений в период с 2015 по 2019 год. «В основном мы изучали, как микроклимат, то есть условия, с которыми сталкивается отдельное растение, влияет на его рост», - говорит Свенья. Добберт, которая работает над докторской диссертацией в исследовательской группе профессора Леффлера. Это выявило поразительный ритм как у карликовой березы, так и у водяники: в более холодные месяцы диаметр их ствола значительно уменьшался в каждом случае - процесс, который весной обращался вспять. Однако только в конце лета дефицит был восполнен до такой степени, что начался реальный рост.
«Из-за низких температур в холодные месяцы для растений практически нет жидкой воды», - говорит Добберт, объясняя открытие.«Они также уменьшают диаметр своего ствола, даже активно уменьшая содержание воды в своих клетках, чтобы избежать повреждений от мороза». Насколько важна эта стратегия для процветания обоих видов, демонстрирует другое наблюдение: растения, которые очень мало усыхали в течение зимы, часто практически не росли следующим летом..
Второй важный вывод: листопадные карликовые березки обычно лучше растут после мягкой зимы. Поэтому они, кажется, обычно выигрывают от более теплых зим. С вечнозеленой водяникой все было наоборот. «В холодные зимы снега обычно меньше, - говорит Леффлер. «Это может быть преимуществом для вечнозеленых видов, потому что они могут дольше поддерживать фотосинтетическую активность и, следовательно, весной раньше вступать в фазу роста». Поэтому вполне возможно, что изменение климата вызывает растущее распространение лиственных видов и сопутствующее вытеснение вечнозеленых видов. Поскольку листья листопадных растений имеют сравнительно большую площадь поверхности (в отличие от листьев вечнозеленых видов, как правило, игольчатые), этот эффект мог способствовать дальнейшему озеленению аркто-альпийских районов.
Микроклимат имеет решающее значение
«Однако наши результаты также показывают, что микроклиматические условия могут сильно различаться в зависимости от местоположения», - объясняет Леффлер. Например, в открытых, ветреных местах снежный покров имеет тенденцию быть очень тонким. Однако лиственной карликовой березе зимой требуется достаточно толстый изолирующий слой снега. Тогда ему нужно использовать меньше ресурсов, чтобы защитить себя от мороза. Без этого согревающего одеяла карликовой березке приходится нелегко. Вечнозеленая водяника, напротив, получает больше солнечного света в такие бесснежные периоды. «В целом наши измерения доказывают, что глобальные климатические данные дают мало достоверных доказательств влияния местной растительности», - подчеркивает географ. «Исследования, подобные нашему, потенциально могут помочь нам лучше моделировать такие сложные эффекты и, в свою очередь, лучше предсказывать влияние изменения климата на жизнь растений».