Исследование началось после драматического сезона пожаров 2004 года на Аляске, когда сгорела территория, в семь раз превышающая долгосрочные средние показатели. Исторически сложилось так, что более половины этой лесной местности занимала черная ель, но после пожара некоторые из этих насаждений заменяют быстрорастущие осина и береза.
Команда, состоящая из исследователей из Университета Северной Аризоны, Университета Аляски в Фэрбенксе, Университета Оберна и Университета Саскачевана, обследовала 75 насаждений черной ели, сгоревших в 2004 году, и проследила за их восстановлением в течение следующих 13 лет. Они также собрали ряд данных о деревьях и почвах разного возраста и степени тяжести ожогов, чтобы построить хронологическую последовательность, своего рода научную временную шкалу, которая позволяет исследователям быстро пройти через 100-летний цикл пожаров, чтобы увидеть, как леса восстанавливаются и меняются.
«В 2005 году я думал, что эти леса не смогут восстановить углерод, который они потеряли в результате этого пожара», – сказала Мишель Мак, профессор биологии Университета Северной Аризоны и ведущий автор исследования. "В литературе полно работ, в которых говорится, что при более глубоких и серьезных пожарах сжигается больше углерода, чем можно заменить до следующего пожара. Но мы не только увидели, как эти лиственные деревья восполнили эти потери, они сделали это так быстро."
Команда обнаружила, что новые осины и березы, на которых сгорела черная ель, накапливали углерод и азот быстрее, чем ель, сохраняя большую часть его в древесине и листьях, а не в органическом слое почвы.
А в конце прогнозируемого 100-летнего цикла лиственные насаждения восстановили столько азота, сколько было потеряно в результате пожара, и больше углерода, чем было потеряно, что привело к увеличению чистого углеродного баланса экосистемы. Расчет этого баланса имеет решающее значение, поскольку ученые работают над тем, чтобы понять, как меняются эти северные леса, и как эти изменения влияют на глобальную картину углерода.
«Я был удивлен, что лиственные деревья могут так эффективно и действенно восполнять потерянный углерод», – сказала Хизер Александер, доцент кафедры экологии лесов в Оберне и один из соавторов статьи. "Несмотря на то, что значительное количество углерода сжигается и выбрасывается в атмосферу при сильном горении черных еловых лесов, лиственные деревья, которые часто их заменяют, обладают удивительной способностью улавливать и накапливать углерод в своих надземных листьях и древесине."
«В регионе, где встречается всего пять распространенных видов деревьев, это исследование показывает, как изменения в составе деревьев могут кардинально изменить структуру хранения углерода в бореальных лесах», – сказала Джилл Джонстон, северный исследователь из Университета Аляски в Фэрбенксе и соавтор книги. учиться.
«Углерод – это всего лишь одна часть головоломки», – сказал Мак, который сказал, что лиственные леса имеют другие важные обратные связи или взаимосвязанные эффекты на климат. «Мы знаем, что эти леса способствуют охлаждению регионального климата, и мы знаем, что они менее воспламеняемы, поэтому вероятность распространения пожаров снижается.
Взятые вместе, эти эффекты создают относительно сильный набор стабилизирующих обратных связей климата в бореальных лесах."
Но исследователи многого не знают о судьбе лиственных бореальных лесов в более теплом мире.
«Когда зрелые лиственные деревья умрут, будут ли они заменены деревьями с той же структурой, составом и способностью накапливать углерод?"Александр спросил. "И оправятся ли они от пожара с такой же емкостью для хранения углерода??"
«Переход от медленнорастущей черной ели к быстрорастущим лиственным породам может уравновесить воздействие усиливающегося режима пожаров в северных лесах», – сказала Исла Майерс-Смит, эколог по глобальным изменениям из Эдинбургского университета, которая не участвовала в учиться. "Но еще предстоит увидеть, как углеродная прибыль компенсирует потери в будущем с ускоренным потеплением в высоких широтах."
Мак сказал, что продолжающееся потепление климата может свести на нет те выгоды, которые приносят эти деревья по связыванию углерода. "Углерод должен дольше оставаться в ландшафте, потому что лиственные леса менее горючие. Но воспламеняемость не постоянна. Климат перейдет за порог, когда станет так жарко и сухо, что даже лиственные леса будут гореть.
Итак, нам нужно задать один вопрос: насколько сильным будет смягчающее воздействие низкой воспламеняемости и как долго оно продлится?"
Углерод вечной мерзлоты тоже усложняет картину.
Хотя на многих участках в этом исследовании не было вечной мерзлоты вблизи поверхности почвы, постоянно мерзлая земля обнаруживается в северном биоме. По словам Мак, по мере таяния вечная мерзлота высвобождает запасы углерода и метана, потенциально компенсируя прирост запасов лиственными деревьями. "Мы в конечном итоге преодолеем температурный порог, когда отрицательных отзывов недостаточно."