Деревья выделяют углерод во время жары

Высокие эвкалиптовые леса Южной Тасмании исключительно хорошо забирают углекислый газ из атмосферы и превращают его в древесину. В течение многих лет мы считали, что эти леса имеют достаточный запас прочности от изменения климата благодаря прохладной, влажной среде.

К сожалению, опубликованные сегодня результаты моего исследования показывают, что эти леса находятся ближе к краю, чем мы надеялись. Я обнаружил, что во время сильной жары эти леса переходят от поглощения углерода к его обратному выделению.

Это не очень хорошая новость, поскольку ожидается, что по мере нагревания планеты количество тепловых волн будет только увеличиваться. В то время как мы работаем над сокращением выбросов, нам необходимо изучить способы повышения устойчивости этих жизненно важных лесов.

От поступления углекислого газа к его выведению

В результате отбора образцов леса было установлено, что влажная, прохладная среда, как в южной Тасмании, обеспечивает идеальные условия для роста высоких эвкалиптовых лесов.

Мы полагали, что эти типы лесов будут иметь буфер против худших последствий грядущего изменения климата и, возможно, даже выиграют от ограниченного потепления.

Но это уже не так.

Я наблюдал за тем, что произошло с лесом из эвкалипта колючего (Eucalyptus obliqua) во время трехнедельной жары в ноябре 2017 года. В этих условиях лес стал чистым источником углекислого газа, каждый гектар выделил около 10 тонн парникового газа за этот период.

Годом ранее, в более нормальных условиях, лес был чистым поглотителем углекислого газа, поглощая около 3,5 тонн на гектар.

Откуда мы это знаем? Лес, который я изучал, находится в Warra Supersite в верхнем течении долины Хуон, одной из 16 полевых станций интенсивного мониторинга экосистем, входящих в австралийскую сеть исследований наземных экосистем.

Приборы, установленные на башне высотой 80 метров в Уорре, дают нам возможность понять, как ведет себя лес. Мы можем измерить, сколько и как быстро углекислый газ, вода и энергия перемещаются между лесом и атмосферой.

Что же на самом деле произошло в лесу во время жары? Две важнейшие вещи.

Первое - лес выдыхал больше углекислого газа. Этого следовало ожидать, поскольку живые клетки всех дышащих воздухом форм жизни (да, это касается и деревьев) при потеплении дышат активнее.

Но второе оказалось очень неожиданным. Способность леса к фотосинтезу снизилась, то есть меньше солнечной энергии преобразовалось в сахара. Это происходило в то время, когда деревья быстро транспирировали (выделяли водяной пар).

До сих пор мы наблюдали падение производительности фотосинтеза во время тепловых волн, потому что деревья пытаются ограничить потерю воды. Для этого они закрывают поры на листьях (стоматы). Когда дерево закрывает свои стоматы, это затрудняет поступление углекислого газа из воздуха в листья и стимулирует процесс фотосинтеза.

Напротив, во время этой тепловой волны деревья выделяли воду и одновременно производили меньше пищи.

Так что же происходит? Короче говоря, температура была просто слишком высокой для лесов южной Тасмании. В каждом лесу есть идеальная температура для достижения наилучших результатов фотосинтеза. Теперь мы знаем, что в Австралии эта температура связана с историческим климатом местного региона.

Это означает, что деревьям в Варре требуется более низкая температура для оптимального питания, по сравнению с большинством других австралийских лесов.

Во время тепловой волны 2017 года температура вышла далеко за пределы зоны комфорта леса. В самую жаркую часть дня лес уже не мог производить достаточно пищи, чтобы прокормить себя.

За пределами зоны комфорта леса

Пока что лес в Варре остается нетронутым. После тепловой волны лес из стланиковой коры быстро восстановил свою способность питаться и снова стал поглотителем углерода.

Но по мере потепления климата эти леса будут все больше и больше выходить за пределы своей зоны комфорта. Они могут выдержать только такое количество подобных тепловых волн. Если они будут продолжаться, наступит переломный момент, после которого лес уже не сможет восстановиться.

Что тогда? Мы можем увидеть тревожный проблеск, взглянув на океаны Тасмании, которые являются горячей точкой морских тепловых волн. Около 95% гигантских ламинарий Тасмании уже исчезли, погибнув от температуры, которую они не в состоянии выдержать.

Не будет преувеличением сказать, что резкое повышение температуры является самой серьезной угрозой для здоровья высоких эвкалиптовых лесов, с которой я столкнулся за 40 лет изучения здоровья и угроз лесов в Тасмании.

В отличие от ламинарий, наши высокие эвкалиптовые леса еще не достигли критической точки. У нас еще есть время, чтобы уменьшить риск, который несет в себе глобальное потепление.

Уже ведутся работы по тестированию новых перспективных методов, позволяющих сделать будущие леса более приспособленными к новому климату, в котором они окажутся.

Эти методы включают в себя климатически скорректированное провансалирование, когда лесоводы высевают семена местных видов, собранные в районах с более жарким климатом. Другой метод, который пытаются применить к гигантской ламинарии, заключается в поиске отдельных растений с лучшей теплоустойчивостью и их селекции.

Наши эвкалиптовые леса будут нуждаться в нашей помощи все больше и больше. Чем лучше мы будем вовлечены и информированы о рисках для лесов, которые мы долгое время считали очень устойчивыми, тем больше вероятность того, что мы сможем их сохранить.

Один из способов сделать это - сделать данные мониторинга общедоступными в режиме реального времени, чтобы мы могли понять, какую нагрузку испытывают наши леса по мере потепления климата.