Растения в тундре за последние 30 лет стали выше из-за потепления
Исследование об этом опубликовано в журнале Nature.
Арктика и арктические экосистемы считаются наиболее уязвимыми для глобального изменения климата, в том числе поскольку средняя температура в регионе растет быстрее, чем в среднем на планете. При этом, по подсчетам экологов, в слое вечной мерзлоты содержится около 50 процентов всего почвенного углерода — его высвобождение из-за потепления, в свою очередь, еще больше усилит рост температур. Поэтому состояние тундровых экосистем во всем мире, по которым можно судить о происходящих там процессах, привлекает внимание ученых. В последнее время Арктика «зеленеет»: видовой состав растений в тундре меняется по мере того, как на север продвигаются виды из более южных регионов, и растительности становится больше.
Международный коллектив из 130 ботаников и экологов собирал данные о температуре, влажности почвы и семи функциональных признаках растений со 117 экспериментальных площадок, расположенных в тундровых сообществах по всему миру — на Аляске, в Канаде, Исландии, скандинавских странах и в России. Один из участников коллаборации, заведующий кафедрой геоботаники биологического факультета МГУ Владимир Онипченко, работал с тундровыми экосистемами высокогорий Северо-Западного Кавказа.
Расположение точек наблюдений. Bjorkman et al. Nature, 2018
Признаки, которые изучали ученые — отношение площади листа к его сухой массе, содержание азота в тканях, отношение сухой массы листа к влажной, площадь листа, высота растения, «древесность» (доля деревьев и кустарников в экосистеме) и «вечнозеленость» (продолжительность жизни листьев). Первые три влияют на скорость круговорота веществ в экосистеме, а остальные — на перераспределение тепла и влаги, а также на альбедо (отражающую способность поверхности). Кроме того, площадь листьев и высота растений отражают надземные запасы углерода в экосистеме.
За 30 лет наблюдений температура на большей части площадок росла в среднем на 0,09 градуса Цельсия в год. Влажность в этот период также в основном увеличивалась. Среди признаков растений существеннее всего изменилась высота: на всех 117 точках тундра в среднем «вытянулась» на восемь сантиметров, причем это обусловлено как увеличением высоты местных растений, так и появлением новых видов из приграничных экосистем.
Изменение температуры, влажности, высоты растений и содержания азота. Bjorkman et al. Nature, 2018
Как отмечается в статье, высота растений напрямую влияет на углеродный баланс: например, более высокие растения задерживают больше снега и «теплоизолируют» почву, увеличивая зимние температуры и ускоряя протаивание мерзлоты. С другой стороны, увеличиваясь в высоту, деревья и кустарники накапливают больше углерода, а тень от них может снижать летнюю температуру почвы. Если существующая тенденция сохранится, к концу века средняя высота растений в тундре увеличится на 20-60 процентов, говорится в статье.
Кроме того, ученые выяснили, что с ростом температуры содержание влаги в листьях тундровых растений увеличивается, как и отношение площади листа к его сухой массе. «Древесность» по мере роста температуры снижалась, а соотношение вечнозеленых и листопадных деревьев и кустарников, напротив, росло, особенно там, где влаги было мало. Влажность определяла взаимоотношение между некоторыми другими параметрами и температурой: по мере потепления площадь листа и содержание азота в его тканях уменьшались в сухих районах и увеличивались во влажных. Эти тренды, однако, не были значимыми для сообществ в целом.
«Наше исследование уникально своей масштабностью: никто прежде на столь обширной географии и столь длительном периоде времени не анализировал связь между признаками растений и климатическими параметрами. Для нас было весьма удивительным выяснить, что больше всего повышение температуры сказывается на высоте растений. Полученные результаты дают широкое представление о процессах, происходящих в тундровых экосистемах в контексте глобального потепления, и позволяют уточнить ныне существующие экологические модели», — сказал Онипченко, которого цитирует пресс-служба МГУ.