Новое исследование важно, потому что оно показывает, что засуха является лучшим предиктором вспышек еловых жуков в северном Колорадо, чем одна только температура, сказала ведущий автор исследования Сара Харт, докторант CU-Boulder по географии. Условия засухи, по-видимому, снижают защиту деревьев-хозяев от еловых жуков, которые атакуют внутренние слои коры, питаясь и размножаясь во флоэме, мягкой внутренней ткани коры, которая препятствует росту деревьев и в конечном итоге уничтожает обширные участки леса.Еловые жуки, как и их близкие родственники, горные сосновые жуки, нападают на большие площади хвойных лесов на Западе. По словам Харта, ведущего автора, хотя вспышка горного соснового жука в Южных Скалистых горах является наиболее известной и, по всей видимости, является наихудшей в истории, менее известное заражение еловым жуком может иметь такой же или даже более разрушительный характер в Колорадо. о новом исследовании.
«Интересно, что засуха была лучшим предиктором вспышек нашествия еловых жуков, чем температура», — сказал Харт из географического отдела. «Исследование предполагает, что вспышки жуков-еловых происходят, когда теплые и засушливые условия вызывают стресс у деревьев-хозяев».Статья на эту тему была опубликована в журнале Ecology. Соавторы: профессор географии CU-Boulder Томас Веблен; бывшая аспирантка CU-Boulder Карен Эйзенхарт, ныне работающая в Университете Эдинборо в Пенсильвании; и бывшие студенты CU-Boulder Дэниел Джарвис и Доминик Кулаковски, ныне работающие в Университете Кларка в Вустере, штат Массачусетс.
Исследование финансировали Национальный научный фонд и Национальное географическое общество.Новое исследование также опровергает ложные утверждения о том, что тушение пожаров на Западе является спусковым крючком для вспышек еловых жуков, сказал Веблен.Еловые жуки распространены от Аляски до Аризоны и живут в лесах ели Энгельмана и субальпийских пихтах в Колорадо.
Область исследования CU-Boulder включала участки в национальных лесах Уайт-Ривер, Рутт, Арапахо, Рузвельт и Гранд-Меса, а также в национальном парке Роки-Маунтин.Команда CU-Boulder собрала долгосрочные записи о вспышках жуков-еловых от северного Фронт-хребта до Гранд-Меса в западном Колорадо, используя комбинацию исторических документов и данных годичных колец с 1650 по 2011 год. команда с 1843-1860, 1882-1889, 1931-1957 и с 2004 по 2010 год.
Исследователи использовали различные статистические методы, чтобы выявить причины вариаций в наборе данных на 18 участках в Колорадо. «Удивительно, насколько мы смогли различить сигналы потепления и засухи», — сказал Веблен. «Это две вещи, которые легко можно смешать в большинстве анализов годичных колец».Есть несколько свидетельств того, что засуха является основной причиной вспышки елового жука. Новое исследование показало, что, когда северо-запад Колорадо находился в период теплого влажного климата с 1976 по 1998 год, например, как размножение еловых жуков, так и защита деревьев, такая как «выталкивание» жуков из внутренних частей деревьев с помощью смолы, были, вероятно, высокими.
Но в тот период потепления вспышка была минимальной.Самая сильная климатическая корреляция со вспышками жуков-еловых была выше среднегодовых значений для Атлантического многодесятилетнего колебания, или AMO, долгосрочного явления, которое изменяет температуру поверхности моря в Северной Атлантике. Считается, что примерно каждые 60 лет происходит переход от прохладной фазы к теплой, положительные условия AMO связаны с более теплыми и сухими условиями на большей части Северной Америки, включая Запад.
Веблен сказал, что AMO перешла от прохладной фазы к теплой в 1990-х годах, а это означает, что климатическое явление могло способствовать засухе на Западе в середине этого века. Исследование кольца деревьев 2006 года с участием Веблена, его бывшего ученика Томаса Китцбергера и исследователей из нескольких других учреждений пришло к выводу, что теплая фаза AMO также была связана с увеличением лесных пожаров на Западе.
В дополнение к AMO, исследователи изучили два других колебания океана и атмосферы — Южное колебание Эль-Ниньо и Тихоокеанское десятилетнее колебание — а также прошлые температуры, осадки и засушливость, чтобы лучше понять вспышки еловых жуков. По словам Веблена, команда обнаружила, что еще одним эффективным предсказателем засушливых условий был летний «дефицит давления пара», измерение атмосферной засухи.В новом исследовании исследователи были особенно заинтересованы в скорости «радиального роста» годичных колец с деревьев под кронами различных видов в исследуемых районах, которые процветали после вспышек.
Одной из отличительных черт вспышек размножения еловых жуков является то, что за медленными темпами радиального роста в таких областях следуют чрезвычайно быстрые радиальные темпы роста, что свидетельствует о том, что более мелкие деревья процветают в отсутствие более крупных елей из-за уменьшения конкуренции за воду и увеличения возможностей для фотосинтеза. Харт.
По словам Харта, на Западе растет площадь высокогорных лесов, пораженных еловыми жуками. «В 2012 году исследования Лесной службы США показали, что еловые жуки атаковали больше территорий, чем горные сосновые жуки в Южных Скалистых горах, включая южный Вайоминг, Колорадо и север Нью-Мексико», — сказала она. «Ожидается, что засушливые условия, способствующие нашествию еловых жуков, сохранятся».По словам Веблена, одной из серьезных проблем, связанных со вспышками размножения еловых жуков, является их воздействие на верхние водотоки, важные для водных ресурсов. «В краткосрочной перспективе деревья, погибшие от еловых жуков, приведут к меньшему использованию воды деревьями и большему сбросу воды в ручьи. Но в долгосрочной перспективе отсутствие погибших от жуков деревьев может привести к меньшей стойкости снега и более раннему стоку. . "Веблен сказал, что некоторым может показаться нелогичным, что елово-пихтовые субальпийские леса в Колорадо больше по площади, чем сосновые леса из сосновых лесов / пондероза. «Вероятно, это связано с тем, что еловые и субальпийские леса находятся в более отдаленных районах, которые не так заметны для большинства людей», — сказал он. «Но потенциально нынешняя вспышка елового жука может затронуть более обширную территорию, чем очаг горного соснового жука».Исследование было начато в 1986 году, когда Веблен и его студенты начали собирать кольца деревьев ели и субальпийской пихты с различных участков в горах Колорадо.
Годовые кольца отдельных деревьев, которые несут информацию о погоде, климате и даже событиях, таких как извержения вулканов, можно сопоставить и прочитать с кольцами других деревьев, как на страницах книги, из года в год и даже из сезона. к сезону.