Согласно исследованиям американских ученых, лесные пожары, охватившие Канаду и Аляску, ускорили процесс фотосинтеза у растений и спровоцировали смену хвойных лесов на лиственные.
Арктическая тундра и бореальные леса, расположенные в самых северных регионах планеты, играют значительную роль в поглощении углерода. Эти экосистемы помогают снижать концентрацию углекислого газа в атмосфере. Три независимые работы, выполненные учеными из Калифорнийского университета в Ирвайне (США), демонстрируют изменения, происходящие в них.
В первой работе, опубликованной в журнале Global Change Biology, ученые установили, что лесные пожары способны ускорять фотосинтез в Канаде и на Аляске. Это объясняется тем, что в прошлом году Канада столкнулась с самым масштабным (с 1975 года, данные за предыдущий период отсутствуют) сезоном лесных пожаров, в результате которых было уничтожено более 18,6 миллиона гектаров. Новое исследование указывает на то, что такие пожары могут ускорить изменения в экосистемах бореальных лесов, которые и без того подвержены изменениям вследствие климатических сдвигов.
Для оценки скорости фотосинтеза у растений, произрастающих в северных широтах, исследователи использовали данные, полученные со спутника Carbon Observatory 2. Этот спутник фиксирует флуоресценцию растений – свечение хлорофилла, возникающее при возвращении молекулы из возбужденного состояния в основное после поглощения света. Такой метод измерений представляет собой новый подход к изучению скорости фотосинтеза в бореальных лесах. Это имеет значение, поскольку интенсивность фотосинтеза напрямую влияет на способность растений поглощать углекислый газ из атмосферы.
Ученые установили, что после лесных пожаров в зонах бореальных лесов в течение многих лет наблюдается повышенная интенсивность фотосинтеза. На месте медленно растущих хвойных деревьев, таких как черная ель, начинают преобладать быстрорастущие лиственные породы.
Ранее, в прошлом году, ученые из того же Калифорнийского университета провели другое исследование, которое помогло определить, какие растения занимают место выгоревших хвойных лесов. Его результаты представлены в журнале Arctic, Antarctic, and Alpine Research. В ходе исследования авторы установили, что в горной тундре хвойные породы деревьев постепенно сменяются кустарниковыми зарослями ольхи.
В третьей работе, представленной в Geophysical Research Letters, проведя полевые исследования и последующее компьютерное моделирование, ученые стремились установить, как потепление климата приводит к увеличению выбросов ненасыщенного углеводорода изопрена в арктических экосистемах. Эта молекула оказывает влияние на образование озона, аэрозолей и концентрацию метана в атмосфере. Аэрозоли, в свою очередь, воздействуют на формирование облаков, которые, в свою очередь, влияют на местный климат. Повышение температуры приводит к увеличению выделения изопрена растениями. Именно это и зафиксировали ученые, установив, что выбросы изопрена значительно превышают прежние оценки.
«Эти три исследования демонстрируют, что Арктика претерпевает изменения быстрее, чем предполагалось ранее. По мнению соавтора одной из работ Клаудии Чимчик (Claudia I. Czimczik), увеличение лесных пожаров, вызванное изменениями в растительном покрове, может привести к более быстрому таянию вечной мерзлоты, чем ожидалось в результате изменения климата).
Naked Science рассказывает о том, что пожары могут стимулировать фотосинтез в таежных лесах писал ранее. Если в хвойной тайге нет пожаров, она деградирует: более старые деревья в ней гибнут, а новые не появляются, поскольку семена «зависают» во мху. Вдобавок слой вечной мерзлоты под тенью деревьев становится толще, сжимая полосу, доступную корням деревьев.
Новые исследования значимы тем, что демонстрируют и другой аспект ускорения фотосинтеза. Наряду с удалением мхов с поверхности, что обеспечивает прорастание деревьев, наблюдается оперативная колонизация прежних хвойных лесов широколиственными породами, характеризующимися более быстрым ростом по сравнению с хвойными.
Продолжение подобных процессов способно привести к полной трансформации экосистем. Палеоботанические исследования показывают, что два-три миллиона лет назад Новая Земля не была покрыта ни тундрой, как сейчас, ни хвойной тайгой, характерной для части Сибири. Вместо этого там преобладали широколиственные леса. Существует вероятность, что текущее потепление может значительно изменить современную ситуацию, вернув ее к условиям прошлого.