Разнообразие - это сила, даже среди лесов. В статье, опубликованной в журнале Nature, исследователи под руководством биолога из Университета Юты Уильяма Андерегга сообщают, что леса с деревьями, обладающими большим разнообразием признаков, связанных с использованием воды, меньше страдают от воздействия засухи. Результаты, которые расширяют предыдущую работу, в которой изучалась устойчивость отдельных пород деревьев на основе гидравлических характеристик, приводят к новым направлениям исследований устойчивости лесов и информируют лесных менеджеров, занимающихся восстановлением лесов после вырубки или лесного пожара.
Удивительно, но гидравлическое разнообразие леса является основным предиктором того, насколько хорошо он может справиться с засухой, говорит Андерегг.
«Мы ожидали, что гидравлические характеристики должны иметь значение, - говорит он, - но мы были удивлены тем, что другие характеристики, на которых сосредоточилась большая часть научного сообщества, вообще не очень объясняли или предсказывали».
За деревьями не хватает леса
Андерегг - опытный исследователь воздействия засухи на деревья, уделяя особое внимание времени, которое требуется лесам для восстановления после засухи. Вместе с другими специалистами в своей области он также изучал влияние гидравлических характеристик на шансы отдельных видов деревьев на выживание в условиях засухи. Гидравлические характеристики связаны с тем, как дерево перемещает воду по всему организму, и с тем, какой стресс от засухи они могут выдержать, прежде чем эта система начнет разрушаться.
Но засухи, когда они случаются, не затрагивают отдельные деревья - они затрагивают целые экосистемы.
«Отличие этого исследования в том, что теперь оно рассматривает весь лес», - говорит Андерегг.
Засухи не коснутся этого
Андерегг и его коллеги, включая сотрудников из Стэнфордского университета, Принстонского университета и Калифорнийского университета в Дэвисе, собрали данные из 40 лесных участков по всему миру. Участки оснащены приборами, называемыми потоковыми башнями, которые измеряют потоки углерода, воды и энергии из леса. Они также оснащены датчиками окружающей среды, в том числе датчиками влажности почвы, чтобы получить представление о том, сколько воды поступает и уходит с участка.
Они соединили эти данные с тем, что было известно о видах деревьев, присутствующих на каждом участке, и с известными гидравлическими характеристиками, связанными с этими видами. Негидравлическими характеристиками могут быть такие вещи, как плотность древесины или площадь листа, деленная на массу листа. Но гидравлические характеристики включают запас гидравлической безопасности, разницу между объемом движения воды, которое дерево допускает в засушливых условиях, и абсолютным минимумом количества воды - точкой, в которой гидравлика дерева начинает отключаться.
Богатство местных видов растений в процентах от максимального. Данные доступны с
Леса с большим разнообразием гидравлических характеристик древесных пород показали меньший провал в функции леса (измеряемый потоками воды и энергии и почвенной влаги), чем леса с меньшим разнообразием. Спутниковые данные о лесах умеренного пояса по всему миру подтвердили их выводы: засухи не оказывают такого же воздействия на гидравлически разнообразные леса, как на другие.
«Присутствующие виды и гидравлические характеристики, которыми они обладают, кажутся наиболее важными для прогнозирования устойчивости к засухе в масштабе экосистемы», - говорит Андерегг..
Итак, как выглядит лес с гидравлическим разнообразием? Во-первых, рассмотрим обратное - экосистему только с одним видом дерева. Представьте, к примеру, ферму рождественских елок. Каждое дерево относится к одному и тому же виду. Разнообразие не может быть ниже этого.
Но разнообразный лес, по словам Андерегга, «будет состоять из множества разных типов деревьев - хвойных и покрытосеменных, засухоустойчивых и непереносимых деревьев, и, возможно, с разной глубиной укоренения. Это потребует некоторого разнообразия источников воды. Эти вещи трудно изучать и измерять напрямую».
Команда видит несколько будущих направлений для продолжения этого исследования.
«Мы хотим понять, какая детальная физиология стоит за этой устойчивостью», - говорит Андерегг. «Какие специфические черты разных видов или разных популяций придают вам устойчивость к будущему климату?»
Пожарная погода с наддувом
Исследователи специально не рассматривали связь между гидравлическими характеристиками, засухой и пожарными условиями, но лето на западе США в огне и в результате дым, распространяющийся по всей стране, вызывает вопрос.
«Больше разнообразия в ландшафте поможет лесу быть более устойчивым к пожарам», - говорит Андерегг. Те же климатические условия, которые лежат в основе засухи, например, раннее таяние снега и жаркие летние температуры, также лежат в основе пожароопасных сезонов.
«Это высыхает топливо на территории, - говорит Андерегг, - и создает усиленную огненную погоду».
Так что же могут сделать управляющие лесами, чтобы улучшить разнообразие и устойчивость? Возможности могут появиться после травм экосистемы, таких как вырубка леса или лесной пожар. «После того, как мы вырубили лес или вспыхнул пожар, - говорит Андерегг, - мы иногда думаем о посадке одного вида. Мы должны подумать о наилучшем сочетании нескольких видов для устойчивости».