Леса в восточной части Соединенных Штатов со сложной структурой, то есть с очень разнообразным расположением растительности, улавливают больше углерода, согласно новому исследованию, проведенному учеными из Университета Содружества Вирджинии.
Исследование впервые демонстрирует, что структурная сложность леса является лучшим предсказателем потенциала связывания углерода, чем разнообразие пород деревьев. Открытие может иметь последствия для смягчения последствий изменения климата.
«Углекислый газ, мощный парниковый газ, поглощается деревьями в процессе фотосинтеза, и часть этого «фиксированного» углерода выделяется древесиной», - сказал Крис Гоф, доктор философии. Д., автор-корреспондент исследования и доцент кафедры биологии Колледжа гуманитарных наук. «Наше исследование показывает, что более сложные леса лучше поглощают и связывают углерод в древесине и при этом оставляют в воздухе меньше углекислого газа».
Секвестрация углерода - это процесс, при котором двуокись углерода из атмосферы поглощается деревьями, травами и другими растениями посредством фотосинтеза и сохраняется в виде углерода в почве и биомассе растений, таких как стволы деревьев, ветви, листва и корни. По данным Лесной службы Министерства сельского хозяйства США, секвестрация углерода в лесах и древесине помогает компенсировать источники углекислого газа в атмосферу, такие как вырубка лесов, лесные пожары и выбросы ископаемого топлива.
Почему леса со сложной структурой лучше поглощают углерод? Гоф предполагает, что несколько слоев листьев могут оптимизировать эффективность использования света для связывания углерода в древесине.
«Другими словами, леса, которые структурно изменчивы и содержат несколько слоев листьев, превосходят структурно простые леса с одной концентрированной полосой растительности», - сказал он..
Для проведения исследования исследователи использовали комбинацию собственных данных, а также данных Национальной сети экологических обсерваторий или NEON, которая финансируется Национальным научным фондом. NEON генерирует долгосрочные общедоступные данные для различных экосистем в США с целью понимания экологических процессов, длящихся десятилетиями.
Ученый постдокторской биологии VCU Джефф Аткинс, доктор философии, руководил сбором полевых данных вместе с исследователями из Университета Коннектикута и Университета Пердью, выступая в качестве сотрудников и соавторов.
Понимание того, как структура леса способствует поглощению углерода, важно для экологов, специалистов по моделированию климата и лесоустроителей.
«Многие экологические индикаторы роста лесов и связывания углерода не могут явно объяснить сложность», - сказал Гоф.«Мы хотели проверить, являются ли более новые индикаторы структурной сложности лучшими предикторами связывания углерода в древесине. Мы также хотели знать, распространяются ли эти предикторы на ряд различных типов лесов, расположенных в различных частях восточной половины США, от Флориды. в Нью-Гэмпшир в Висконсин."
Исследование основано на предыдущем исследовании, проведенном при поддержке Национального научного фонда, которое продемонстрировало, как лазерная технология, называемая лидаром, может отображать распределение листьев в пологе леса с очень высоким разрешением.
Новое исследование предполагает, что использование лидара для картирования структуры леса может предсказать способность лесов поглощать углерод в биомассе лучше, чем традиционные подходы, характеризующие биоразнообразие и количество листьев.
«Это может быть большим достижением, потому что мы, вероятно, сможем использовать самолеты и, только в прошлом году, спутниковые данные для сбора данных, необходимых для прогнозирования секвестрации углерода из-за сложности конструкции», - сказал Гоф.«Если в будущем мы сможем оценивать структурную сложность со спутников, то, возможно, сможем значительно улучшить наши возможности по оценке и прогнозированию глобального связывания углерода лесами».
Результаты исследования показывают, на что способны экологи, когда они осваивают новые технологии и применяют их к таким фундаментальным вопросам, как: что влияет на рост лесов и связывание углерода?
«Эти результаты, мы надеемся, подтолкнут науку вперед, показав, что то, как устроен лес, имеет значение для секвестрации углерода», - сказал Гоф. «И эта связь широко распространяется на ряд различных лесов, от вечнозеленых до лиственных и от Средней Атлантики до Среднего Запада».
Хотя исследователи обнаружили, что структурная сложность превосходит показатели разнообразия видов в качестве предикторов связывания углерода, они отметили, что разнообразие также важно как один из многих компонентов, определяющих структурную сложность леса.
«Мы считаем, что меры структурной сложности являются эффективными, поскольку они объединяют несколько характеристик леса, которые имеют решающее значение для связывания углерода», - сказал Гоф. «Необходимо разнообразие деревьев для производства различных форм листьев и растений и, кроме того, критическое количество листьев для производства строительных блоков, необходимых для сборки структурно сложного леса, способного поглощать большое количество углерода».
Помимо Гофа, статью написали Аткинс, Роберт Т. Фейи, доктор философии, доцент кафедры лесной экологии и управления в Университете Коннектикута, и Брейди С. Хардиман, доктор философии.., доцент кафедры городской экологии Университета Пердью.