Исследование, проведенное в Университете штата Колорадо, охватывает внутренние западные регионы США и выявляет тревожную тенденцию: ареалы распространения деревьев сокращаются в ответ на изменение климата. При этом, деревья не расширяют свои границы в сторону более прохладных и влажных областей. Это свидетельствует о том, что леса не успевают восстанавливаться с той же скоростью, с которой происходят климатические изменения, распространяются лесные пожары, насекомые и болезни.
Ожидалось, что по мере того, как климат в определенных местах становится слишком теплым для деревьев, их ареалы будут смещаться в сторону более благоприятных условий. В ходе исследования были проанализированы данные национальной лесной инвентаризации по более чем 25 000 участков на западе США, исключая прибрежные штаты. Ученые обнаружили, что деревья не восстанавливаются в самых жарких частях своих ареалов – ожидаемый результат.
Более удивительным для исследователей оказалось то, что большинство из 15 изученных распространенных видов деревьев не продвигались в районы с более благоприятными условиями. Это указывает на то, что большинство видов деревьев, вероятно, не смогут переместиться в более подходящие климатические зоны без посторонней помощи.
Ведущий автор исследования, Кэти Нигро, отмечает, что деревья представляют большую ценность для человека с точки зрения чистой воды, чистого воздуха, среды обитания диких животных и рекреации. Она подчеркивает, что если лесоводы хотят сохранить определенные деревья на ландшафте, исследование показывает, где они все еще могут существовать или где им может потребоваться помощь.
Сокращение ареалов наблюдалось как на нетронутых территориях, так и в районах, пострадавших от лесных пожаров, насекомых и болезней. Используя данные о нарушениях за 30 лет, исследователи проверили идею о том, что нарушения, особенно лесные пожары, могут катализировать перемещение деревьев в более прохладные и влажные районы, убивая взрослые деревья и устраняя конкуренцию для прорастания саженцев в предпочтительной климатической зоне.
Кэти Нигро поясняет, что, как и все виды, деревья могут функционировать только в пределах определенного климатического допуска, и разные виды имеют разные климатические допуски. Она ожидала, что обнаружит больше сдвигов в более прохладные зоны, особенно в сгоревших районах.
Результаты исследования, опубликованные в Nature Climate Change, дают широкий обзор преобладающей картины – общей неспособности к регенерации в самых жарких и сухих частях ареала дерева, а также неспособности к расширению вдоль более прохладной и влажной границы ареала. Нигро предупреждает, что, возможно, прошло недостаточно времени, чтобы увидеть появление новых деревьев в более прохладных и влажных районах, особенно для медленнорастущих субальпийских видов. Она добавляет, что необходимы дополнительные локальные исследования, чтобы определить, какие виды выживут и где.
В статье обосновывается необходимость миграции деревьев с помощью человека, поскольку быстрое потепление из-за изменения климата, вероятно, опередит регенерацию.
Кэти Нигро отмечает, что одной из потенциальных проблем является то, что может возникнуть большое несоответствие между тем, где живут деревья, и их идеальным климатом.
Деревья, ищущие более прохладные температуры, сталкиваются с трудной задачей. Усиление лесных пожаров, распространение насекомых и болезней из-за изменения климата также могут препятствовать регенерации, удаляя источники семян, а семенам буквально приходится бороться за то, чтобы продвинуться вверх по склону, где условия более прохладные.
Соавтор исследования, Моник Рокка, объясняет, что существует множество факторов, мешающих семенам перемещаться вверх по склону, включая гравитацию. Она подчеркивает, что для того, чтобы дерево могло переместиться на более прохладные и влажные участки, должно быть соблюдено множество условий.
Моник Рокка добавляет, что данное исследование углубляется в некоторые детали того, где деревья остаются на ландшафте сами по себе, а где может потребоваться вмешательство, если цель состоит в том, чтобы сохранить западные ландшафты покрытыми деревьями.
Некоторые виды оказались более успешными, чем другие. Из четырех видов, которые продолжали восстанавливаться в тех областях, которые они уже занимали, независимо от изменения климата, лесных пожаров и вспышек насекомых и болезней, три из них реже встречаются на ландшафте, поэтому труднее точно оценить их реакцию, а один, дуб Гамбела, является устойчивым, жаро- и засухоустойчивым видом.
В исследовании использовались долгосрочные полевые данные программы Forest Inventory and Analysis Лесной службы USDA, которую иногда называют национальной «переписью деревьев». Участки исследования в лесных районах по всей стране постоянно обследуются, чтобы отслеживать рост отдельных деревьев или потери в результате вырубки, болезней или смерти. Кристен Пельц, руководитель группы анализа программы инвентаризации и анализа, выступила соавтором исследования.
Кристен Пельц отмечает, что доктор Нигро использовала данные, собранные в полевых условиях, чтобы показать, как меняются леса на внутреннем западе – не теоретически, а сегодня. Она подчеркивает важность этой работы, поскольку в ней рассматривается, как такие явления, как пожары и местные насекомые, взаимодействуют с климатом, что важно там, где естественные нарушения были основным фактором динамики лесов на протяжении тысячелетий.
Вместо того, чтобы рассматривать изменения в среднем ареале деревьев, как это делалось в прошлых исследованиях, данное исследование пошло дальше и изучило холодные и теплые границы ареалов видов – передний и задний края, – что более подробно определяет, как смещаются ареалы деревьев, и дает практические рекомендации для лесоводов. Если бы деревья самостоятельно расширялись в более прохладные районы, помощь в миграции не была бы столь важна.
Кэти Нигро объясняет, что это исследование может помочь землеустроителям и лесоводам решить, стоит ли как можно дольше удерживать деревья в самых жарких частях их ареалов или переходить к более жаро- и засухоустойчивой системе. Она добавляет, что иногда помощь в миграции может быть оказана с помощью семян тех же видов, которые адаптированы к более теплой среде.
В своем текущем исследовании в качестве научного сотрудника Института науки и образования Ок-Риджа на исследовательской станции Роки-Маунтин Нигро пытается определить, какие семена одного вида могут иметь наилучшие шансы на выживание в более суровых климатических условиях. Соавтор Миранда Редмонд, которая была научным руководителем Нигро в CSU, также продолжает это исследование, изучая адаптацию видов деревьев в Калифорнийском университете в Беркли.
Миранда Редмонд подчеркивает, что эти усилия становятся все более важными из-за быстрых темпов и масштабов гибели деревьев от лесных пожаров, засухи и других нарушений, вызванных климатом, в сочетании с неудачами в регенерации деревьев, наблюдаемыми во многих районах.
Кэти Нигро заключает, что, вероятно, потребуются посадки, чтобы сохранить деревья на ландшафте там, где они наиболее ценны, и, возможно, придется принять новые экосистемы в тех районах, которые неизбежно изменятся. Она подчеркивает, что будущие леса могут выглядеть иначе и содержать другие деревья, чем сегодня.
