Согласно новому исследованию, более высокие температуры и высокий уровень азота в почве заставляют крупнейший наземный биом Земли продвигаться на север.  

Бореальные леса, вместе составляющие крупнейший наземный биом на Земле, занимают около 23% площади лесов нашей планеты и, как правило, испытывают меньшее давление со стороны деятельности человека, чем другие регионы. Однако недавний анализ спутниковых снимков показал, что антропогенное изменение климата достигло биома — и это сцена, достойная Толкина: весь бореальный лес находится в движении. 

Эколог глобальных изменений Логан Бернер (Logan Berner) и эксперт по дистанционному зондированию Скотт Гетц (Scott Goetz) из Университета Северной Аризоны использовали спутниковые снимки Landsat с 1985 по 2019 гг. для изучения изменений земного покрова. Вдоль южной окраины бореальных лесов они наблюдали усиление потемнения, что указывает на отмирание деревьев. С другой стороны, озеленение северной окраины на протяжении десятилетий ползло вверх. 

«Это ясно показывает, что один из крупнейших биомов в мире находится в процессе масштабного перехода», — сказал Терри Чапин (Terry Chapin), эколог из Университета Аляски в Фэрбенксе, не участвовавший в исследовании. «Это забивает ещё один гвоздь в гроб с точки зрения демонстрации того, что изменение климата делает с нашей планетой».

Что вызывает сдвиг? 

Биом бореальных лесов охватывает более 15 миллионов квадратных километров и состоит из лиственных и хвойных деревьев, которые могут выдерживать низкие температуры круглый год. До работы Бернера и Гетца предполагалось, что эти леса сместятся на север из-за изменения климата, но оставалось неясным, смещается ли уже биом. 

Предыдущие исследования изучали движение в локализованных областях с использованием спутниковых данных с грубым разрешением, но исследование Бернера и Гетца является первым, в котором была показана глобальная картина с использованием изображений высокого разрешения Landsat. Чтобы изолировать последствия изменения климата, исследователи исключили лесные массивы, которые зеленели, потому что они восстанавливались после таких нарушений, как лесные пожары и вырубка леса. По словам Чапина, по сравнению с предыдущей работой «это гораздо более чистое исследование, чтобы на его основе делать выводы о влиянии климата». 

Исследователи предположили, что сдвиг вызван прямыми и косвенными факторами. В северных широтах более высокие температуры приводят к увеличению вегетационного периода, что ускоряет развитие лесов. Тем временем температура на южной окраине становится слишком высокой, чтобы поддерживать рост леса, что приводит к потемнению.

Кроме того, сравнение показателей озеленения и потемнения с базой данных об уровне азота в почве выявило ранее упускаемый из виду косвенный эффект — районы, подвергающиеся озеленению, как правило, имели высокие уровни азота в почве. По словам Бернера, потепление в северных широтах, вероятно, стимулирует микробы расщеплять органические вещества и выделять азот, который затем способствует росту деревьев.

Далеко идущие эффекты 

Сравнение темпов озеленения за весь период исследования (1985–2019 гг.) с темпами озеленения за последние два десятилетия показало, что этот сдвиг замедляется — тенденция, по мнению Бернера, сохранится. «При продолжающемся изменении климата мы, вероятно, увидим сокращение бореальных лесов в целом, потому что скорость, с которой деревья умирают, намного выше, чем скорость, с которой они могут расширять свой ареал», — сказал он. По словам Гетца, включение данных о смене лесов в модели «станет нашим лучшим способом спрогнозировать, что может произойти в следующие два–три десятилетия». 

По мнению авторов, этот сдвиг будет иметь далеко идущие последствия, некоторые из которых могут ещё больше усугубить изменение климата. Отмирание деревьев вдоль южной границы будет способствовать увеличению содержания углекислого газа в атмосфере, если леса не будут заменены растениями, которые столь же хорошо фиксируют углерод. Увеличение лесного покрова на севере приведёт к тому, что этот регион будет поглощать больше солнечного света, что ещё больше согреет регион. Растительность также улавливает снег, который изолирует многолетнюю мерзлоту, что может привести к её таянию и выделению из неё метана и углекислого газа. 

Последствия смещения лесов также коснутся популяций диких животных. Например, усиление озеленения в северных широтах может привести к тому, что кустарники вытеснят лишайники, от которых карибу зависят зимой. Лишайники являются источником пищи, которому уже угрожают лесные пожары. Известно, что карибу формируют леса, вытаптывая растительность и перераспределяя питательные вещества во время миграции. По мере сокращения численности карибу снижается и их способность формировать леса. С другой стороны, популяция бобров в последние годы увеличилась. Увеличение количества древесных растений вдоль северной окраины бореального леса побудит бобров двигаться на север, перекрывая и реконструируя реки по их течению. 

Однако Бернер и Гетц предупредили, что данные дистанционного зондирования не дают полной картины всех изменений экосистемы. Для более глубокого понимания потребуется наземный мониторинг, усовершенствованные модели и расширение дистанционного зондирования. По словам авторов, экологический мониторинг будет особенно важен, поскольку прогнозы показывают, что экстремальные явления, включая периоды сильной жары, засухи и лесные пожары, вероятно, участятся. Эти разрушительные события могут оказать огромное влияние на биом бореальных лесов в ближайшие несколько десятилетий.

 

Ссылка: https://eos.org/articles/satellites-reveal-slow-shift-of-the-entire-boreal-biome