Одно из фундаментальных начинаний лесной экологии уже давно сосредоточено на том, как на рост деревьев влияет множество факторов окружающей среды, от почвы и возвышенности до гидрологии и климата. Эти факторы создают экономию ресурсов, которые деревья должны использовать с помощью различных стратегий, некоторые из которых оптимизированы для быстрого роста, а другие — для медленного роста.
Более десяти лет назад экологи создали основу для измерения и количественной оценки взаимосвязи между стратегиями быстрого и медленного роста среди видов растений. Идея была проста: некоторые растения похожи на хайроллеров, которые ищут как можно более быструю отдачу, которая проявляется в форме высокоэффективного фотосинтеза — процесса, при котором растения используют энергию Солнца для хранения углерода. Эти типы растений ассоциируются со средой, обеспечивающей высокую концентрацию основных питательных веществ, таких как азот и фосфор, а также с теплыми и влажными климатическими условиями, которые помогают растениям более продуктивно фотосинтезировать.Другие растения подобны разумным сберегателям, которые вкладывают средства в долгосрочную инфраструктуру, то есть выращивают листья с прочной внутренней структурой и увеличенной массой, рассчитанные на долгую жизнь.
Эти структурные инвестиции позволяют достичь большего фотосинтеза на листе в течение жизни растения. Считается, что эта стратегия используется более долгоживущими растениями в районах, где питательных веществ меньше, или где климат более холодный или сухой.Чтобы понять компромиссы между этими стратегиями высокопоставленных и осмотрительных инвесторов, экологи часто сравнивают питательные вещества листьев с массой листьев на площади в ответ на различные факторы окружающей среды.
Это особенно полезный подход для понимания того, как прогнозировать физиологические реакции леса на изменение условий окружающей среды, включая климат.Однако до сих пор этот подход «экономики листа» никогда не изучался в больших географически непрерывных масштабах.Используя уникальный спектрометр для получения изображений с высокой точностью изображения на борту воздушной обсерватории Карнеги, Аснер и его команда сделали первые в истории карты лесного полога с указанием азота, фосфора и массы листьев на большой части биосферы, покрывающей почти 200 миллионов акров Перу.
«Мы протестировали традиционный экологический принцип в совершенно новом масштабе — в данном случае — в обширных и малоизученных Андах и Амазонии», — пояснил Аснер.Они обнаружили, что экономика листьев в лесах не так проста, как когда-то считали ученые.
«Мы обнаружили, что леса Анд и Амазонки превратились в разнообразные сообщества, которые нарушают простые экологические« правила », ранее разработанные в ходе полевых исследований. Эти леса на самом деле гораздо более интересны и функционально разнообразны, чем считалось ранее, и рассортировали себя по разнообразию шаблонов окружающей среды, таких как геология, высота над уровнем моря и температура, — добавил Аснер.
Оказывается, леса тоже не так просто разделены между крупными игроками и предусмотрительными инвесторами. Скорее авторы обнаружили континуум взаимосвязей азота, фосфора и массы листьев в пологе леса, которые чувствительны к огромному диапазону геофизических условий, наблюдаемых по всему региону.
Почему эти результаты важны?Команда считает, что нанесенный на карту континуум факторов, опосредующих рост деревьев в ответ на воздействие окружающей среды, будет играть ключевую роль в определении того, как эти леса будут реагировать на изменение климата.
Понимание этих взаимосвязей имеет решающее значение для выяснения того, как прогнозировать изменения в лесах Анд и Амазонки с использованием климатических моделей следующего поколения."Эти результаты также служат убедительным аргументом в пользу того, что наши аэрофотоснимки можно вывести на околоземную орбиту в качестве спутниковой миссии.
Это единственный способ создать новые карты глобального масштаба, которые необходимы для лучшего понимания этих экологических процессов и прогнозирования ролей, которые они будут выполнять. играть в будущее Земли ", — сказал Аснер.