Найденная связь между быстрым ростом и ранней смертностью деревьев разрушает надежды на увеличение углеродного стока лесов при потеплении климата
В журнале Nature Communications опубликованы результаты исследования влияния увеличения углекислого газа в атмосфере на продолжительность жизни деревьев:
Forest carbon sink neutralized by pervasive growth-lifespan trade-offs
J. W. Brienen, L. Caldwell, L. Duchesne, S. Voelker, J. Barichivich, M. Baliva, G. Ceccantini, A. Di Filippo, S. Helama, G. M. Locosselli, L. Lopez, G. Piovesan, J. Schöngart, R. Villalba & E. Gloor
В.н.с. лаборатории структурно-функциональной организации и устойчивости лесных экосистем, к.б.н. Грабовский Василий Исаакович прокомментировал полученные британскими учеными результаты:
Большинство современных моделей, рассматривающих роль лесов в связывании атмосферного СО2, исходит из допущения, что скорость роста деревьев и смертность – независимые величины. На этом допущении основаны оптимистические сценарии роли лесов как климатического буфера, в которых предполагается существование петли отрицательной обратной связи, суть которой в том, что способность к поглощению углерода лесами увеличивается вследствие увеличения скорости роста деревьев (при повышении температуры, увеличении вегетационного периода, повышении концентрации CO2) и прочих равных.
Международная группа из 15 ученых во главе с Др. Роэлом Бриененом из университета Лидса (Великобритания) проанализировали ширину годичных колец в первые 10 лет жизни у более чем 214 330 деревьев 110 видов из 70 383 мест в разных климатических зонах. Основной материал взят из международной базы данных по древесным кольцам, доступной на ресурсе. Помимо этого, были использованы данные по 156 711 деревьям из 79 381 сайтов канадской провинции Квебек (ссылка) .
У 74 из 82 видов деревьев, для которых оказалось достаточно материала для анализа, найдена отрицательная связь между скоростью роста в раннем возрасте и продолжительностью жизни на внутривидовом уровне. На межвидовом уровне такая связь давно известна и составляет основу экогенетических сукцессий – быстрорастущие светолюбивые, но короткоживущие виды (пионерные) замещаются медленно растущими теневыносливыми и долгоживущими видами продвинутых сукцессионных стадий. Показано, что на внутривидовом уровне 50% увеличение скорости роста в первые 10 лет жизни приводит к сокращению продолжительности жизни на 23% а сама связь– экспоненциальная.
Для объяснения найденного феномена рассмотрены 3 ряда возможных причин:
- ограничения на клеточном уровне (увеличение скорости метаболизма приводит к более быстрому старению),
- баланс и распределение ресурсов между скоростью роста и механическо-гидравлическим каркасом дерева, включающим защиту от вредителей,
- ограничения, связанные с существованием предельного видоспецифичного размера деревьев.
Лишь последняя гипотеза не находит противоречий в имеющемся материале. Деревья, достигающие своих предельных размеров, погибают. Чем быстрее они достигают этих размеров – тем раньше они гибнут.
Для оценки последствий на углеродный бюджет были построены модели роста древостоев, основанные на найденной связи скорости роста и продолжительности жизни. Как и следовало ожидать, изменения среды, приводящие к ускоренному росту деревьев, приведут в ближайшей перспективе (порядка 20 лет) к увеличению стока углерода. Однако, последующее возрастание эмиссий вследствие сокращения продолжительности жизни деревьев компенсирует это увеличение стока и суммарный углеродный баланс на больших временах вернется к первоначальному уровню.
В целом, углеродную реакцию древостоя на климатические изменения можно рассматривать на разных уровнях. Здесь рассмотрен первый – связи роста-смертности на внутривидовом уровне. Авторы не рассматривают потенциала экологической адаптации. Очевидно, что климатогенные изменения видового состава сообществ откроют новые параметрические горизонты для углеродного стока. Наконец, существует третий – эволюционный уровень адаптации сообществ к новым реалиям среды, когда происходят микроэволюционные изменения самих видов, входящих в сообщества. Перспективы таких событий обычно мало предсказуемы.
