Дождевой лес Амазонки не обязательно является местом, которое многие связывают с засухой, однако прогнозируется, что продолжительные засушливые периоды станут более распространенными и суровыми из-за изменения климата. Возникает вопрос, как эти засухи повлияют на тропические леса, поскольку они оказывают большое влияние на глобальный климат и будущее потепление.
Исследование под руководством Мариэль Смит, научного сотрудника отдела лесного хозяйства Мичиганского государственного университета, и Скотта Старка, доцента лесного хозяйства, изучает реакцию Амазонки на засуху, чтобы лучше предсказать, как рост леса и физиология повлияют на деревья разнообразия и, в конечном счете, климата планеты.
Из-за сочетания влажной структуры леса и сильного засушливого сезона национальный лес Тапажос в Бразилии может быть хорошим индикатором реакции на изменение климата, что и привело исследователей в это место.
Чтобы собрать информацию и наблюдать за тропическим лесом, исследователи подробно изучили его структуру, пройдясь по земле с помощью лидара, инструмента, который также используется в автономных транспортных средствах для картирования местности. Лидар выдавал информацию в виде двумерных срезов, описывающих структуру листовой поверхности в зависимости от высоты и микроокружения, меняющегося по освещенности, температуре и влажности.
Это полезно, потому что активность леса в целом - его рост и обмен газом и энергией с атмосферой - во многом определяется тем, как листья распределяются в мозаике сред, которые создает сам лес, - сказал Смит.
В течение четырех лет, с 2010 по 2017 год, было проведено 41 ежемесячное обследование, в том числе три года без засухи и один год с Эль-Ниньо засушливым.
«Через линзу лидара мы исследовали структуру восточных лесов Амазонки в течение нескольких лет, чтобы увидеть, как она изменилась в ответ на сезонный дефицит воды и сильную засуху Эль-Ниньо», - сказал Смит.
Исследование дало неожиданные результаты.
Исследователи обнаружили, что тропический лес увеличивает количество листьев в самой высокой кроне деревьев в засушливые сезоны и засуху, несмотря на отчеты предыдущих исследований, которые показали, что большие деревья более уязвимы для засухи.
Предыдущие спутниковые лидарные наблюдения показали, что, когда количество листьев в верхнем пологе увеличивается, количество листьев в нижнем пологе уменьшается, и наоборот, в течение сезонного цикла амазонского леса. Это может быть связано с сезонными колебаниями степени затенения нижней кроны верхним.
"Наши данные с более высоким разрешением позволили нам разделить лес как по высоте, так и по освещенности, и выявили нечто более сложное", - сказал Смит.
Предполагалось, что когда количество листьев на высоких деревьях увеличивается в сухой сезон, под ними становится более тенисто, и в результате более мелкие деревья теряют часть своих листьев. Однако данные показали, что это не так. Вместо этого, это были небольшие деревья, которые росли на открытых участках, где тень была низкой, а солнечный свет был высоким - лесные «пробелы» - которые теряли листья. Удивительно, но деревья, которые были затенены, увеличили площадь листвы одновременно с высокими деревьями. Тенденции были такими же в ответ на засуху.
"Ключевым моментом является понимание того, что засушливые периоды, как правило, более солнечные", - сказал Смит. «Высокие деревья, которые также имеют более глубокие корни, обеспечивающие больший доступ к воде, могут воспользоваться повышенным освещением и расширить свои кроны. в тени, однако, может воспользоваться повышенным освещением в более прохладном и влажном подлеске."
Эти результаты показывают, что реакция дерева на засушливые периоды зависит от условий окружающей среды, обусловленных самой структурой тропического леса, говорят исследователи. Полученные данные полностью согласуются с новыми исследованиями, показывающими, что низкорослая растительность, особенно в жарких условиях с высокой освещенностью, больше всего страдает от нехватки воды.
В то же время исследование помогает составить картину того, как микроокружение крон деревьев, высота деревьев, сезонность и засуха объединяются, чтобы определить, какие деревья выиграют, а какие проиграют в более сухом климате. По словам исследователей, это имеет решающее значение для понимания будущей устойчивости Амазонки к изменению климата.