Амазонке угрожает новый «гипертропический» климат с убийственными засухами

Будущее, которое может наступить

Амазонские тропические леса постепенно переходят в новый, более жаркий климатический режим с участившимися экстремальными засухами. Подобные условия не наблюдались на Земле десятки миллионов лет. К такому выводу пришла международная группа учёных под руководством Калифорнийского университета в Беркли.

Исследователи прогнозируют, что если выбросы парниковых газов останутся на высоком уровне, к 2100 году так называемые «жаркие засухи» могут стать обычным явлением для Амазонии, включая даже сезон дождей. Это приведёт к массовой гибели деревьев и нарушит способность планеты поглощать углекислый газ из атмосферы, поскольку тропические леса играют ключевую роль в этом процессе. Уже сейчас наблюдается рост концентрации CO₂ после сильных засух в Амазонии, что доказывает прямое влияние тропической погоды на углеродный баланс Земли.

Рождение «гипертропиков»

Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, объясняет, почему эти засухи снижают глобальное поглощение углекислого газа. Учёные называют зарождающийся климатический режим «гипертропиками». Он возникает из-за глобального потепления, которое удлиняет сухой сезон и приносит аномальную жару. В ходе работы учёные зафиксировали, что условия жаркой засухи повышают нормальный уровень смертности деревьев на 55%.

«Когда происходят эти жаркие засухи, это и есть климат, который мы связываем с гипертропическим лесом, потому что он выходит за границы того, что мы сейчас считаем тропическим лесом», — пояснил руководитель исследования Джефф Чемберс, профессор географии из Калифорнийского университета в Беркли.

По его словам, к 2100 году такие условия могут наблюдаться до 150 дней в году.

Почему гибнут деревья

Чемберс и его команда также выяснили механизм гибели деревьев в гипертропических условиях, которые сейчас длятся лишь несколько дней или недель во время экстремальных засух. Когда объёмная влажность почвы падает примерно до одной трети, деревья либо прекращают поглощать углерод и фактически умирают от голода, либо в их соке образуются воздушные пузырьки, подобные эмболиям, вызывающим инсульт у людей.

Быстрорастущие виды деревьев страдают от этого больше, чем медленнорастущие. Это означает, что по мере увеличения числа дней с экстремальной жарой в лесах Амазонии произойдёт смена видового состава в пользу более устойчивых деревьев — если эта адаптация успеет произойти в условиях быстрых изменений.

«Мы показали, что быстрорастущие деревья с низкой плотностью древесины были более уязвимы и погибали в большем количестве, чем деревья с высокой плотностью древесины, — отметил Чемберс. — Это предполагает, что вторичные леса могут быть более уязвимы к засухе, потому что в них больше доля таких деревьев».

При ежегодной естественной смертности деревьев чуть более 1% дополнительные 0.55% могут казаться незначительными, но они имеют кумулятивный эффект, подчеркнул учёный. Гипертропические условия, вероятно, появятся и за пределами Амазонии — в тропических лесах Западной Африки и Юго-Восточной Азии.

Чемберс отметил, что самый мрачный сценарий реализуется, если человечество почти ничего не сделает для сокращения выбросов CO₂.

«Всё зависит от наших действий, — заявил он. — Нам решать, в какой степени мы фактически создадим этот гипертропический климат. Если мы будем выбрасывать парниковые газы сколько захотим, без какого-либо контроля, то мы создадим этот климат гораздо раньше».

Наблюдение за соком деревьев

Джефф Чемберс занимается исследованиями в Амазонии с 1993 года, много сотрудничая с Национальным институтом исследований Амазонии (INPA) в Манаусе. В рамках текущего проекта его международная группа установила приборы на двух 50-метровых вышках к северу от Манауса для записи температуры, влажности, интенсивности солнечного света и влажности почвы. Также в сами деревья были встроены датчики для измерения потока воды от корней к листьям.

Анализ данных за более чем 30 лет показал значительный рост гибели деревьев в год после интенсивных засух. Самые высокие показатели смертности были среди быстрорастущих видов с низкой плотностью древесины. В ходе засух 2015 и 2023 годов, вызванных Эль-Ниньо, учёные обнаружили критический порог влажности почвы — около 0.32. При его достижении транспирация воды деревьями резко падала, что приводило к сильнейшему стрессу.

«По-настоящему удивительно то, что пороговое значение влажности почвы на разных участках с разными деревьями и в разные засушливые годы — 2015 и 2023 — было практически одинаковым: 0.32 и 0.33», — поделился открытием Чемберс.

При продолжении экстремальных условий в сосудистой системе деревьев начинались необратимые процессы, ведущие к их гибели от «голода» или гидравлического коллапса.

Окна в будущее

Сравнив данные с климатическими моделями, исследователи пришли к выводу, что тропический лес переходит в более жаркое состояние, аналогов которому в современном мире нет. Они определяют гипертропики как регионы, где температура превышает 99-й процентиль исторических тропических климатов, а засухи становятся чаще и интенсивнее.

По прогнозам учёных, экстремально жаркие и засушливые условия будут регулярно возникать в сухой сезон уже через 20–40 лет. К концу века они могут длиться практически круглый год, включая самые влажные месяцы.

«Современные жаркие засухи являются предвестниками этого зарождающегося климата, давая нам возможность лучше понять реакцию тропических лесов на всё более экстремальные условия будущего», — заключили авторы исследования.