Амазонские леса реагируют на засуху непредвиденным образом

На сегодняшний день главную угрозу существованию амазонских лесов представляет прямое их уничтожение человеком. Люди вырубают и выжигают тропический лес, чтобы расширить свои сельскохозяйственные угодья (на снимке). В дальнейшем, однако, гибель амазонских лесов может резко ускориться из-за глобальных климатических изменений. (Фото с сайта earthobservatory.nasa.gov)

Вопреки ожиданиям экологов, амазонские леса отреагировали на небывалую засуху 2005 года не снижением, а увеличением интенсивности фотосинтеза. Это открытие, основанное на детальном анализе спутниковых наблюдений, показало, что модели, используемые для прогнозирования реакции экосистем на глобальное потепление, нуждаются в корректировке.

Согласно некоторым новейшим экологическим моделям, происходящие на наших глазах глобальные климатические изменения могут привести к радикальной перестройке тропических экосистем. В частности, ожидается, что в результате уменьшения количества осадков знаменитые амазонские леса могут прийти в упадок и даже вовсе исчезнуть, заместившись саванной.

По одной из гипотез, важную роль в «усыхании» тропических лесов может сыграть положительная обратная связь между физиологической реакцией деревьев на недостаток влаги и количеством осадков. Многие растения при засухе начинают «экономить» воду путем снижения транспирации (испарения). Это приводит к замедлению восходящего тока воды от корней к листьям и в конечном счете — к общему замедлению обменных процессов, в том числе фотосинтеза. Уменьшение количества влаги, испаряемой растениями, будет вести к еще большей сухости климата.

Если эта гипотеза верна, следует ожидать, что при засухе интенсивность фотосинтеза тропических лесов должна снижаться. Возможность осуществить крупномасштабную проверку этого предположения появилась в последние годы благодаря развитию спутниковой системы наблюдения за состоянием тропических лесов. Ученые из США и Бразилии воспользовались этой возможностью, сопоставив данные по количеству осадков и интенсивности фотосинтеза амазонских лесов, полученные в 2000–2006 гг. спутником «Терра» (Terra) при помощи спектрорадиометра MODIS (Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer). Фотосинтез оценивался на основе спектрального анализа света, отражаемого лесом. Упрощенно говоря, чем зеленее этот свет, тем активнее фотосинтез, хотя в действительности задача гораздо сложнее: необходимо учитывать прозрачность воздуха, его запыленность и т. д.

В июле–сентябре 2005 года в Амазонии наблюдалась сильнейшая, небывалая засуха, которая предоставила экологам хорошую возможность проверить свои теоретические построения. Результаты, однако, оказались полностью противоположными ожидаемым. Во время засухи степень «зелености» (greenness) амазонских лесов не только не снизилась, но даже существенно возросла.

A — количество осадков в Амазонии летом 2005 года. Цветовая шкала показывает величину отличия наблюдаемого количества осадков от среднего уровня за период с 1998-го по 2006 год (чем краснее, тем сильнее засуха). B — интенсивность фотосинтеза в тот же период времени (чем зеленее, тем интенсивнее). Рис. из обсуждаемой статьи в Science

По мнению авторов, полученные результаты объясняются очень просто. Уровень фотосинтеза амазонских лесов, по всей видимости, лимитирован не количеством влаги, а количеством света. Чем засушливее погода, тем меньше облачность; деревья получают больше света и реагируют на это увеличением площади и «зелености» листьев. Что же касается доступной деревьям воды, то ее, очевидно, в амазонских лесах имеется некоторый избыток, запас, хранящийся в пронизанных корнями слоях грунта, и этот избыток позволяет пережить кратковременную засуху без снижения транспирации и фотосинтеза.

Те немногочисленные районы, в которых засуха привела к снижению фотосинтеза (красные пятнышки на рисунке B) — это районы активной хозяйственной деятельности человека, где естественные механизмы поддержания устойчивости лесной экосистемы, по всей видимости, разрушены.

Таким образом, амазонские леса оказались гораздо устойчивее к кратковременным засухам, чем предполагалось. Это, конечно, позволяет надеяться, что амазонские леса погибнут не так быстро, как предсказывали наиболее пессимистические прогнозы. Но полученные результаты ничего не говорят о том, что произойдет с лесами, когда засухи в результате дальнейшего потепления станут более суровыми и продолжительными. В какой-то момент резервы засухоустойчивости тропического леса будут исчерпаны, и тогда предсказанная экологическими моделями положительная обратная связь между засушливостью климата и физиологической реакцией деревьев на дефицит влаги может проявиться в полную силу.

Таким образом, результаты данного исследования лишь отдаляют ожидаемую экологическую катастрофу в бассейне Амазонки, но вовсе не отменяют ее возможность.

Источник: Scott R. Saleska, Kamel Didan, Alfredo R. Huete, Humberto R. da Rocha. Amazon Forests Green-Up During 2005 Drought // Science. 2007. V. 318. P. 612.

О положительных обратных связях, ускоряющих глобальное потепление, см. также:
1) Европейская засуха усиливает эффект глобального потепления, «Элементы», 05.08.2005.
2) Рост зеленой массы способствует дальнейшему потеплению в Арктике, «Элементы», 07.09.2005.
3) Таяние вечной мерзлоты ведет к выбросу в атмосферу миллионов тонн метана, «Элементы», 11.09.2006.

Александр Марков

Последние новости: Экология, Ботаника, Александр Марков

10 февраля В «системе вознаграждения» найдены нейроны, возбуждающиеся от хороших предчувствий

3 февраля При выборе спутника жизни от генов зависит, чего мы хотим, но не что получаем

2 февраля Флора тропических лесов — против гипотезы нейтральности

1 февраля Параллельная эволюция изучена в эксперименте на бактериях

27 января Изменение ветров, дующих над Южным океаном, пошло на пользу альбатросам

24 января Половой отбор порождает иллюзии

17 января Стресс помогает справиться с вредными мутациями

16 января Обнаружено хищное растение, которое ловит почвенных нематод подземными листьями

15 января Параллельная эволюция касты «сверхсолдат» у муравьев получила объяснение

12 января Принимая коллективное решение, пчелы-разведчики убеждают оппонентов замолчать

Астрономические наблюдения недели

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):