Как в Швейцарии ищут решение проблемы гибнущих лесов

Высыхание лесов — это один из весомых факторов, вызывающих изменение климата. Keystone / Valentin Flauraud

Эксперимент, который реализуется сейчас в Швейцарии, призван найти подход к решению проблемы высыхания лесов, а ведь это один из факторов, ускоряющих изменение климата. Кроме того, он ставит вопрос: какие виды деревьев больше подходят для более сухого и жаркого климата будущего?

«Глобальное потепление ставит лесные деревья перед дилеммой. Они должны решить, что для них предпочтительнее: умереть от жажды или от голода». Маркус Шауб (Markus Schaub), ведущий научный сотрудник Федерального научно-исследовательского института леса, снега и ландшафта (WSL) в городе Бирменсдорф, что недалеко от Цюриха, ставит вопрос ребром.

По его словам, в основе этого довольно нерадостного выбора лежит не только и не столько недостаток влаги в почве из-за все более интенсивных засушливых периодов. Дело в том, что кроме почвенной засухи существует и засуха атмосферная, явление ещё малоизученное, в том числе применительно к процессу изменения климата, которое, однако, по мнению ученых, играет в сокращении площади лесов на всех континентах немаловажную роль.

В общем и целом механизм «воздушной засухи» функционирует следующим образом: при повышении средней температуры атмосферы воздух становится способен удерживать куда больше воды в виде пара, чем раньше. Воздух, так сказать, «страдает от жажды» и забирает из листьев деревьев и почвы больше влаги. Деревьям приходится выбирать, как им задействовать так называемые устьица, или «стоматы»*: держать ли эти крошечные поры открытыми, чтобы запускать CO2, необходимый для процесса фотосинтеза, или же закрыть их, чтобы предотвратить потерю влаги. Маркус Шауб вместе с другими учеными как раз и изучает, как деревья реагируют на это явление и как оно способно влиять на лесную экосистему.

Уникальный эксперимент, начатый в конце августа в Пфинвальдском лесу (Pfynwald), крупнейшем сосновом лесу в Швейцарских Альпах. на юго-западе страны, между городами Лёйк и Сьер в кантоне Вале, призван дать ученым информацию, которая поможет им понять физиологические механизмы, приводящие к гибели деревьев. Не исключено, что эти механизмы работают следующим образом: по мере повышения температуры воздуха степень высыхания деревьев (на научном языке «дефицит давления пара»**, или Vapor Pressure Deficit VPDВнешняя ссылка) увеличивается экспоненциально.

Засуха атмосферная и почвенная

И в этом-то все и дело. Например, при повышении во время сильной жары температуры воздуха с 25°C до 35°C, то есть на 40%, показатель VPD увеличивается сразу на 80%. Как отмечает Маркус Шауб, эта зависимость была обнаружена учеными-исследователями лишь недавно. По его словам, атмосферная засуха может иметь столь же негативные и разрушительные последствия, как и засуха почвенная. «Показатель VPD важен, так как он и влияет на жизнедеятельность дерева, и ускоряет процесс испарения влаги из почвы, будучи тем самым фактором, связанным с возможным повышенным риском лесных пожаров и со снижением степени урожайности сельскохозяйственных культур».

Как отмечается в опубликованном в конце прошлого 2023 года исследованииВнешняя ссылка (в нем анализировались кольца деревьев за время начиная с 1600-х годов), воздух в Европе никогда еще не был таким сухим, как сейчас. Из-за выбросов парниковых газов показатель VPD увеличился, достигнув рекордных уровней, особенно на равнинах Центральной Европы, в Альпах и в Пиренеях. По словам Керстин Трейдайт (Kerstin Treydite), старшей научной сотрудницы WSL и одного из авторов указанного исследования, дальнейшее увеличение VPD может поставить под угрозу такие жизненно важные функции леса, как обеспечение общества древесиной и связывание углекислоты.

Деревья, сгоревшие в результате пожара Bush Creek East Wildfire, регион Сквилакс (Squilax, British Columbia), Британская Колумбия, Канада, 11 сентября 2023 года. Keystone

Повышение показателя VPD ведёт к потере деревьями дополнительных объемов влаги, а это задерживает их рост, что в теории может привести к их гибели. «Из-за этого мы сталкиваемся с повышением степени неопределенности в отношении будущих климатических характеристик и степени способности лесов и сельского хозяйства накапливать углекислоту, изымаемую из атмосферы», — говорит Керстин Трейдайт. Возникает поэтому вопрос, какие породы деревьев будут в большей степени приспособлены к новым климатическим условиям, особенно если участь, что в ситуации глобального потепления некоторые деревья начинают уже значительно раньше терять листву, становясь из-за этого более уязвимыми для вредителей, таких как короеды.

Повышенный риск лесных пожаров

В 2019 году «водный стресс», вызванный высокими температурами и засухой, привел в нескольких регионах Швейцарии к массовому отмиранию елей и буков. Одним из негативных последствий изменения климата является повышенный риск лесных пожаров. «Мы видим очень четко: смертность деревьев увеличивается в геометрической прогрессии». Таково мнение эколога Шарлотты Гроссиор (Charlotte Grossiord) из Лозаннского Политеха (EPFL). Леса поглощают около четверти всех выбросов CO2 и поэтому считаются важными естественными поглотителями углекислоты.

«Мы видим очень четко: смертность деревьев увеличивается в геометрической прогрессии». Таково мнение эколога Шарлотты Гроссиор (Charlotte Grossiord) из Лозаннского Политеха (EPFL). Keystone / Valentin Flauraud

Сокращение же лесных массивов также означает меньшее количество углерода, отфильтрованного из атмосферы естественным образом. Многочисленные современные научные исследования показывают, что буквально все леса мира, от Амазонки до лесных регионов Северной Америки, Европы и Сибири, поглощают все меньше и меньше CO2. В будущем, не исключено, они начнут даже сами вырабатывать больше CO2, чем улавливать его. Вырубка лесов и лесные пожары выбрасывают в атмосферу углекислоту, накопленную за последние тысячелетия. По словам Шарлотты Гроссиорд, если леса больше не смогут поглощать то количество углерода, которое они поглощали раньше, то это только ускорит процесс изменения климата.

«Превращение лесов из поглотителей углерода в источники выбросов парниковых газов — это глобальная проблема, которая напрямую затрагивает и Швейцарию. Но при этом всё это вовсе не значит, что мы вообще больше ничего не можем сделать в этой области. Для того чтобы обратить этот процесс вспять, необходимо внедрять стратегии и технологии, способствующие повышению степени устойчивости лесов. Например, следует избегать вырубки всех деревьев на одной территории. Следует также прицельно восстанавливать естественные лесные массивы, сохраняя реликтовые леса».

Швейцарский эксперимент позволит улучшить аналитические модели

«Изучение влияния показателя, как VPD, на состояние лесов такого, позволяет совершенствовать прогностические научные модели и выявлять породы деревьев, более устойчивые к изменению климата, чем другие», — говорит Шарлотта Гроссиорд. По ее словам, лучшему удержанию воды в почве способствуют уже такие простые меры, как поддержание степени разнообразия пород деревьев на данном участке на надлежащем уровне, а также создание в почве водоудерживающих канальцев. Эксперимент, который проводится в Пфинвальдском сосновом лесу в Швейцарии, призван как раз и дать четкие количественные показатели данной зависимости.

Полученные результаты можно будет экстраполировать на другие регионы мира и виды деревьев. В этом убежден Нейт Макдауэлл (Nate McDowell), эксперт Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (Pacific Northwest National Laboratory)***. «Благодаря подобным исследованиям мы сможем узнать, какие породы деревьев с большей вероятностью смогут пережить увеличение показателя VPD. Результаты этого проекта помогут также улучшить аналитические модели эволюции углеродного и водного циклов, имеющих решающее значение для жизни на Земле», — указал он в интервью порталу SWI swissinfo. Эксперимент в Швейцарии продлится до 2028 года.

Англоязычный оригинальный текст вышел под редакцией Сабрины Вайс/ds, оригинальный русскоязычный текст подготовлен, адаптирован и снабжен дополнительной информацией русскоязычной редакцией SWI / ип / нк / ап.

Примечания:

*Устьице (лат. stoma, от греч. στόμα — «рот, уста») — специализированное образование эпидермиса растений, состоящее из двух замыкающих клеток и устьичной щели (апертуры) между ними, через которую осуществляется газообмен и транспирация.
**Дефицит давления водяного пара — разница между давлением насыщенного пара (его максимально возможным количеством в воздухе при определенной температуре) и фактическим содержанием пара в воздухе.
***Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория (Pacific Northwest National Laboratory, PNNL), основана в 1965 году, одна из 16 научно-практических лабораторий Минэнерго США, расположена в городе Ричленд, штат Вашингтон. Управляется НИИ им. предпринимателя Гордона Баттеля (Battelle Memorial Institute), частной некоммерческой научно-исследовательской организацией, занимающейся изучением новых технологий в таких сферах, как фармацевтика, агрохимия, здравоохранение, энергетика, национальная безопасность, транспорт, экология.