Но некоторые из наиболее успешных растительных сообществ в штате – и, вероятно, в средиземноморском климате во всем мире – для которых характерны влажная зима и засушливое лето, придерживаются другого подхода. Они научились процветать в районах с емкостью подземных вод, едва достаточной, чтобы удерживать воду, которая падает даже в неурожайные годы.
Удивительно, но эти растения хорошо себя чувствуют как в маловодные, так и в дождливые годы именно потому, что почва и выветрившиеся породы под землей хранят так мало воды по сравнению с дождем.
«Ключевым моментом нашего исследования является то, что во многих местах на Северном побережье емкость хранилищ мала по сравнению с тем, сколько идет дождь», – сказал Джесси Хам, аспирант Калифорнийского университета в Беркли и один из двух первые авторы исследования. "Поскольку способность недр для хранения воды в сезон дождей невелика, дождей по-прежнему достаточно, даже в засушливые годы, чтобы пополнить запасы воды. Ограниченная емкость подземных хранилищ является ключевым механизмом, который отделяет растения и степень доступности воды летом от сильных колебаний зимних осадков."
В результате эти растения гораздо более устойчивы в засушливые годы, о чем свидетельствует относительно невредимое северное побережье Калифорнии во время недавних засух, в результате которых погибли сотни миллионов деревьев в Сьерра-Неваде.
«Поскольку подземные воды пополняются даже в засушливые годы, летом эти растения ощущают такое же количество воды под землей, независимо от того, сколько дождя выпало зимой», – сказал Хам. "Они действительно не знают, много ли шел дождь или мало, потому что каждое лето у них под землей хранится одно и то же количество воды."
С другой стороны, растения, растущие сегодня на земле, которые могут впитывать столько воды, сколько могут обеспечить зимние дожди, содержат растения, которым придется иметь дело с все более засушливым климатом штата, подвергая их риску из-за изменений климата.
Это может быть проблемой для растительных сообществ Сьерра-Невады, которые меньше полагаются на устойчивый снежный покров и все чаще на запасы подземных вод, чтобы выдержать засушливое лето.
Хам и Дэвид Дралле, другой первый автор и бывший аспирант Беркли, который является доцентом Государственного университета Сакраменто, вместе со своими коллегами описывают свои выводы в статье, недавно принятой журналом Geophysical Research Letters и теперь размещенной в Интернете.
Влажность горных пород
В то время как большинство людей думает, что растения полагаются только на воду, хранящуюся в верхнем слое почвы, Уильям Дитрих из Беркли, профессор наук о Земле и планетах, и недавний выпускник Даниэлла Ремпе, доцент Техасского университета в Остине, недавно обнаружили, что вода хранится в трещинах и трещинах. выветренная порода под почвой играет такую же или большую роль. То, что Дитрих и Ремпе называют «каменной влажностью», может составлять значительную часть того, от чего растения ежегодно зависят.
По словам Дитриха, главное значение нового исследования заключается в том, что глобальные климатические модели должны включать влажность горных пород в свои расчеты, чтобы точно представлять и прогнозировать последствия засухи или сильных дождей. В последние годы деревья, погибшие от засухи или жары, стали причиной катастрофических лесных пожаров в Калифорнии, Испании, Греции, Австралии и многих регионах с засушливым средиземноморским климатом.
«Понимание того, как вода хранится глубоко в выветрившейся коренной породе и как колебания в водоснабжении и количестве осадков влияют на водоснабжение растений в этой зоне, чрезвычайно важно в сезонно засушливом климате», – сказал Хам.
В своем исследовании исследователи просмотрели 26 сайтов по всему штату. Все они находились ниже снежного пояса, поэтому зимний дождь, хранящийся под землей, был основным источником воды для растений в течение летнего засушливого сезона. Использование данных об осадках и U.S. Данные геологической службы по водным потокам для расчета количества воды, ежегодно хранящейся под землей, они смогли оценить емкость подземных хранилищ почвы и выветрившейся породы.
Из 26 участков только семь – все в хребтах северного побережья – имели ограниченные возможности для хранения подземных вод и хорошо себя чувствовали во время недавней затяжной засухи в штате в период с 2011 по 2016 год. Эти участки варьировались от травы и дубовой саванны и чапараля до густых еловых лесов Дугласа, но все они характеризовались низким подземным накоплением по сравнению со среднегодовым количеством осадков в этом районе, которое, как правило, бывает высоким. Избыточная вода, которую недра не могла хранить зимой, пробивалась через почву и разрушала коренную породу и попадала в ручьи.
Другие участки, в том числе большинство участков в Южной Калифорнии, пострадали от засухи, отмирания растительности и менее здоровых, менее зеленых растений.
Все они характеризовались подземным хранилищем, достаточным для поглощения большей части осадков, выпадающих ежегодно, но которые были истощены в засушливые годы.
Используя спутниковые изображения для измерения продуктивности и здоровья растительности на каждом участке, исследователи пришли к выводу, что участки с высокой относительной емкостью хранения были теми, которые больше всего различались между влажными и засушливыми годами в том, насколько зеленые растения были. Участки с низкой емкостью подземных хранилищ по сравнению со среднегодовым количеством осадков показали себя лучше, оставаясь одинаково зелеными и здоровыми как в засушливые, так и в дождливые годы.
Хам отметил, что многие растения в Сьерра-Неваде полагаются на снежный покров, чтобы утолить жажду во время типичного без дождя лета.
Но по мере того, как температура повышается с глобальным потеплением, зимние осадки будут все чаще выпадать в виде дождя.
«В некотором смысле, это взгляд в будущее», – сказал Хам. "По мере потепления климата и увеличения высоты снежного покрова в этих горных хребтах все больше и больше мест перестанут зависеть от снежного покрова и будут зависеть от воды, хранящейся в недрах. Понимание того, как это ограничение емкости хранения повлияет на заводы по всему штату в высокогорных районах, требует более подробного изучения."
Понимание влажности горных пород было получено в результате долгосрочного проекта в заповеднике Анжело-Кост-Рейндж в Северной Калифорнии, части системы природных заповедников Калифорнийского университета, где ученые из обсерватории критической зоны реки Угорь проследили воду с неба через растительность, почву и камни. в потоки и обратно в атмосферу посредством испарения и транспирации, чтобы составить график жизненного цикла воды в окружающей среде.
Основное финансирование обсерватории, которой руководит Дитрих, поступает из Национального научного фонда (EAR 1331940).