В условиях глобального потепления таяние многолетней мерзлоты представляет собой одно из крупнейших природных явлений, которое будет оказывать значительное влияние не только на инфраструктуру субарктики и Арктики, но и на экосистемы северных лесов. Ученые показали, что вода из мерзлоты может помочь деревьям адаптироваться к изменяющимся условиям, в том числе к возникновению засух. Результаты исследования опубликованы в журнале Science of The Total Environment.
Александр Кирдянов, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН. Фото Анастасии Тамаровской / ФИЦ КНЦ СО РАН
Многолетняя мерзлота — это слой почвы, который остается в мерзлом состоянии (ниже 0оС) на протяжении от двух до тысяч лет. Она оказывает непосредственное влияние на функционирование и продуктивность большей части северных (бореальных) лесов, крупнейшего наземного биома на Земле. В последние десятилетия в зоне бореальных лесов отмечается значительное потепление, экстремальные погодные явления на этой территории становятся все более частыми. Понимание реакции мерзлоты на эти изменения важно для прогнозирования состояния лесов в условиях глобального потепления.
Исследователи из ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» совместно с коллегами из Великобритании, Чехии и Швейцарии выяснили, что таяние многолетней мерзлоты может смягчить стресс от засухи, вызванной потеплением, у деревьев бореальных лесов. Специалисты изучили ширину годичных колец и состав стабильных изотопов углерода и кислорода деревьев лиственницы Гмелина для шести участков в пределах зоны сплошного распространения многолетнемерзлых почв в северной тайге Центральной Сибири.
На рост деревьев в мерзлотной зоне, прежде всего, влияет температура воздуха и почвы, а также содержание влаги в сезонно-талом слое и верхних слоях мерзлоты. Результаты исследований показали, что более глубокое оттаивание почвы стимулирует радиальный рост деревьев. По изотопному же составу древесных колец ученым удалось установить, что деревья справляются с дефицитом влаги в условиях засушливого лета, получая воду из оттаивающего мерзлого слоя почвы. Таким образом, роль мерзлоты как источника воды в теплое и засушливое лето увеличивается.
Специалисты отмечают, что потепление в будущем может привести к долгосрочному иссушению поверхностных слоев почвы в зоне сплошного распространения многолетней мерзлоты. В этих условиях деревья за счет развитой корневой системы могут получить доступ к более глубоким горизонтам оттаивающей мерзлой почвы, что сможет поддержать рост деревьев бореальных лесов в условиях меняющегося климата.
«Выявление роли верхних слоев многолетнемерзлых почв для водного обеспечения деревьев в засушливые периоды является важнейшим результатом, который позволяет раскрыть механизмы адаптации деревьев к меняющимся условиям среды. Детальное понимание этого явления предоставит возможность доработать стратегию сохранения лесных экосистем мерзлотной зоны в условиях глобального потепления», — рассказал Александр Кирдянов, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН.
Работа поддержана Российским научным фондом (проект № 22-14-00048).
В исследовании также принимали участие специалисты из Сибирского федерального университета, Кембриджского университета, Швейцарского федерального института леса, снега и ландшафта, Масариковского университета (Чехия), Института исследования глобальных изменений Чешской академии наук.
Информация и фото предоставлены Федеральным исследовательским центром «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»