Ученые показали, что процессы фотосинтеза и физического роста дерева оказались разделены во времени. Ученые проанализировали данные со спутников, показатели датчиков на стволах и приборов, фиксирующих уровень углекислого газа, а также архивы годичных колец с 1950 года. Работа опубликована в журнале Science Advances.
В будущем деревья будут поглощать все меньше углерода
Новое исследование дубов в Калифорнии показало, что рост деревьев останавливается задолго до окончания сезона фотосинтеза. Это открытие опровергает прежние климатические модели, согласно которым избыток углекислого газа в атмосфере должен автоматически стимулировать рост древесины и помогать долгосрочному удержанию углерода. В реальности же деревья все больше тратят «лишний» углерод на другие нужды.
Фотография, сделанная с крыши здания океанографического факультета, где установлена камера PhenoCam в Обсерватории Земли имени Ламонта-Доэрти. Mukund Rao
Способность лесов удерживать углерод зависит не только от биологии, но и от возраста деревьев. Молодые и активно растущие леса поглощают углекислый газ интенсивно, направляя его на построение стволов. Но старые, зрелые леса со временем достигают углеродного равновесия: объем поглощаемого ими газа начинает практически полностью равняться объему, который выделяется обратно в атмосферу при гниении опавшей листвы, отмерших веток и погибших деревьев.
Выяснилось, что на востоке США дубы растут только с мая по июль, хотя усвоение углерода продолжается до октября. Около 36% всего объема углекислого газа деревья поглощают уже после того, как прекращают расти. В Калифорнии этот показатель составил 26%. Как объясняет ведущий автор работы Мукунд Палат Рао: «Прямо сейчас большинство моделей предполагают, что если есть фотосинтез, то есть и рост. Мы обнаружили, что это не так. Тот факт, что в будущем усилится фотосинтез, не обязательно означает ускорение роста деревьев».
Точечный дендрометр. Эти датчики позволяют измерять изменения радиуса ствола дерева и используются для оценки уровня увлажненности дерева и его роста.
Продолжение ниже
Видео
Продолжение
Это имеет критическое значение для прогнозов глобального потепления. Ранее считалось, что леса станут мощными накопителями углерода, превращая CO2 в прочную древесину стволов и корней, где он может храниться веками. Теперь очевидно, что значительная часть поглощенного газа уходит на краткосрочные метаболические процессы, производство листьев, плодов, подкормку почвенных микробов или просто запасается в виде крахмала.
Влияние климата и новые вопросы
Башня для измерения потоков методом ковариации вихрей, расположенная на ранчо Тонзи в Калифорнии. Она используется для оценки объема поглощения углекислого газа экосистемами.
Такое поведение деревьев имеет четкий биологический механизм. Рост напрямую зависит от внутреннего давления воды. Когда наступают сухие и жаркие летние дни, это давление падает, и дерево мгновенно прекращает увеличиваться в размерах. При этом фотосинтез продолжается, хоть и с меньшей интенсивностью.
Исследователи заметили, что разрыв между поглощением углерода и ростом становится сильнее в годы с нестабильным климатом, когда погоду бросает из одной крайности в другую — от сильных дождей к засухе. Поскольку из-за глобального потепления такие климатические качели будут происходить все чаще, будущие объемы удержания углерода лесами Земли могут оказаться гораздо скромнее, чем прогнозировалось. Сейчас авторы работы проверяют, характерна ли эта тенденция для других видов деревьев и экосистем.