«Предыдущие исследования на нескольких участках показали, что большие деревья страдают больше, чем маленькие деревья во время и после засухи, и наша теория предполагала, что это должно быть глобально согласованной закономерностью, но этот проект был первым, кто проверил эту гипотезу в глобальном масштабе». сказал Нейт Макдауэлл из Лос-Аламосской национальной лаборатории, известный лесной эколог и физиолог растений, который выступил соавтором статьи в журнале Nature Plants, посвященной этому исследованию.В знаменательном исследовании, опубликованном на этой неделе, группа исследователей изучила леса по всему миру, от полузасушливых лесных массивов до тропических тропических лесов, чтобы определить, как размер дерева влияет на его реакцию на засуху.В команду также входили исследователи из Смитсоновского института биологии сохранения и института тропических исследований, Университета Нью-Мексико и Геологической службы США.В то время как предыдущие исследования документировали процессы на одном участке, эта группа проанализировала данные по 40 засухам в 38 лесных участках, впервые систематически проанализировав корреляцию между размером лесов и гибелью лесов во всем мире.
Смерть дерева сильно влияет на атмосферу и экосистемуЖивые деревья впитывают парниковый газ и долгое время хранят его в своих древесных тканях, но умирающие деревья выделяют его — поглотитель углерода становится источником углерода.Более того, более крупные деревья выделяют или выпускают больше воды в атмосферу, охлаждая землю и поддерживая образование облаков, что влияет на то, сколько солнечной радиации отражается обратно в космос и влияет на осадки.
По словам Макдауэлла, они также играют ключевую роль в биоразнообразии, создавая среду, от которой зависят многие виды растений и животных.Смерть дерева часто непредсказуема, и работа Макдауэлла и его коллег помогла прояснить многие процессы.
Большие деревья более уязвимы отчасти из-за своей физиологии: им труднее транспортировать воду и питательные вещества, которые им необходимы, к их листьям, а их потребности в испарении выше. Кроме того, большие деревья с кронами высоко в кроне подвержены более высокой солнечной радиации, и способность переносить воду к своей листве ниже.
Все это усугубляется тем фактом, что деревья закрывают свои устья (поверхностные поры, контролирующие газообмен), когда они сталкиваются с засухой, чтобы предотвратить потерю воды из-за транспирации, но это может разрушить гидравлическую транспортную систему. И, как будто этого было недостаточно, разрушительные короеды предпочитают нападать на более крупные деревья.Подземным деревьям это легче, с более низкими температурами, скоростью ветра и более высокой влажностью, а также с гораздо более коротким расстоянием для транспортировки воды от корней к крону. Во всех сезонных тропических лесах, проанализированных командой, скорость роста подлеска фактически увеличилась в ответ на засуху, возможно, из-за увеличения света, достигающего более мелкие деревья, частично из-за того, что более крупные деревья теряли листву при стрессе.
Исследователи отобрали, проанализировали 38 лесов по всему миру.В исследовательский проект входили как естественные, так и экспериментальные засухи. Принимая во внимание стандартные коэффициенты роста / смертности, команда проанализировала реакции вариаций, связанных с размером деревьев, на основе роста диаметра и гибели при засухе и нормальных условиях; и процент смертей, связанных с засухой.
Хотя ограниченный размер выборки не позволил провести тщательный анализ по разным типам лесов, был проведен отдельный анализ (с данными, по крайней мере, по трем засухам) для следующих подмножеств: тропические и умеренные леса, климат с сезонным потоком осадков и без него, широколиственные и игольчатые леса и леса с гибелью от засухи, не связанной с жуками-короедами.Процент гибели деревьев увеличивался с увеличением диаметра ствола, что усугублялось экстремальной засухой и гибелью короедов.
Процентные показатели могут ошибочно показаться менее строгими, поскольку в нормальных условиях более крупные деревья, как правило, живут дольше, что приводит к искажению базовой линии. Смертность, связанная с засухой, увеличивалась с увеличением размера деревьев в 65% обследованных засух.Согласно этим результатам и теоретическим прогнозам, ранее опубликованным в этом году в журнале Nature Climate Change от McDowell, большие деревья больше всего пострадают от тройной угрозы: 1) потепление климата, 2) более сухие почвы и 3) более серьезный стресс засухи (интенсивность или частота). ). Исследователи отмечают, что глобальные последствия для функции экосистемы, биоразнообразия и углеродного цикла, порождающего изменение климата, могут быть огромными.
Эта работа была поддержана Управлением науки Министерства энергетики США, Смитсоновской программой конкурсных грантов для науки и фондами лабораторных исследований и разработок.