Внезапные засухи усиливают потерю растительности и замедляют восстановление экосистем

Международная группа учёных, проанализировав данные со спутников и климатические модели с 1982 по 2022 год, пришла к выводу, что так называемые внезапные (стремительные) засухи представляют растущую и недооценённую угрозу для мировой растительности. Их частота и интенсивность увеличиваются из-за изменения климата, что ведёт к более масштабной потере зелёного покрова и замедлению восстановления экосистем после засушливых периодов.

Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, вводит уточнённую методику оценки влияния засух на растительность. Авторы учли не только прямой ущерб во время самой засухи, но и отложенный ответ растений, а также «наследие» предыдущих засушливых событий, которое может усугублять эффект последующих. Это позволило получить более полную картину экологических последствий.

В чём разница между внезапной и обычной засухой

Ключевое отличие — в скорости развития. Внезапная засуха характеризуется быстрым падением влажности почвы — не менее чем на 5% за пятидневку (пентаду), приводя от относительно нормальных условий к экстремальной сухости за несколько недель. Она часто вызывается комбинацией аномально высоких температур и длительного дефицита осадков. Обычная (конвенциональная) засуха развивается постепенно, в течение месяцев или даже лет.

«Наши результаты показывают, что потеря NDVI во время внезапных засух (9.0%) примерно в 1.5 раза выше, чем во время обычных засух (5.3%)», — отмечают авторы статьи во главе с Юаньфан Чай и Чиюань Мяо из Пекинского педагогического университета.

Основные выводы исследования

Средняя глобальная частота внезапных засух составляет 0.37 события в год, что примерно в полтора раза чаще, чем обычных (0.25 события в год). При этом тенденция к росту частоты внезапных засух более чем в два раза превышает аналогичный показатель для обычных.

Ущерб для растительности, измеряемый по индексу NDVI (нормализованный относительный индекс растительности), значительно выше при внезапных засухах. Более того, выявлена статистически значимая восходящая тенденция увеличения этого ущерба: 1.8% за десятилетие для внезапных и 0.9% — для обычных засух.

Анализ показал, что главными драйверами более серьёзных потерь NDVI при внезапных засухах являются их возросшая частота (вклад 41.8%) и высокая скорость истощения влаги в почве (вклад 40.2%). Быстрое обезвоживание не оставляет растениям времени на физиологическую адаптацию, что приводит к резкому снижению фотосинтеза и быстрой деградации.

Проблема восстановления

Ещё один тревожный результат — увеличение времени, необходимого экосистемам для восстановления после засухи. Хотя на большей части суши растительность восстанавливается в течение 36 пентад (около 180 дней) после внезапной засухи, сам срок восстановления с 1982 года имеет тенденцию к удлинению на 0.4 пентады (2 дня) ежегодно.

«Средняя глобальная продолжительность, необходимая для восстановления NDVI до уровня, предшествовавшего засухе, после событий внезапной засухи составляет 31 ± 6.8 пентад… что на 3.2 пентады дольше, чем после обычных засух», — указано в исследовании.

Особенно длительное восстановление наблюдается в тропических лесах и лесах умеренного пояса. Например, вечнозелёные широколиственные деревья в амазонских тропических лесах могут требовать до 36 пентад для полного восстановления после внезапной засухи. В то же время сельскохозяйственные угодья, луга и кустарники восстанавливаются быстрее.

Региональные особенности и уязвимости

Наиболее уязвимыми к обоим типам засух оказались лиственные широколиственные и хвойные леса средних и высоких широт Северного полушария. Сельскохозяйственные культуры также демонстрируют высокую чувствительность к внезапным засухам, что создаёт прямые риски для продовольственной безопасности.

Неожиданную устойчивость проявили тропические вечнозелёные леса, такие как амазонские. Несмотря на более интенсивные засухи, их NDVI снижается лишь на 83% от среднемирового показателя для других типов растительности. Авторы связывают эту устойчивость с более короткой продолжительностью засух в тропиках, наличием глубоких корневых систем, доступом к грунтовым водам и частыми интенсивными осадками, которые быстро восполняют почвенную влагу.

Значение для климатической политики и управления

Исследование подчёркивает, что традиционные стратегии борьбы с засухой, рассчитанные на её медленное развитие, могут быть неэффективны против внезапных засух. Последние требуют особых рамок быстрого реагирования, таких как экстренное орошение и оперативное перераспределение водных ресурсов.

Усиление негативных последствий внезапных засух для растительности угрожает не только биоразнообразию, но и ключевым экосистемным услугам: продуктивности экосистем, способности связывать углерод и, как следствие, смягчать изменение климата. Авторы призывают интегрировать уникальные характеристики внезапных засух в системы климатической адаптации, мониторинга и управления экосистемами.