Изменение климата

Согласно исследованию, проведенному под руководством Рутгерса, часть тропических лесов низменности Амазонки — территорий, имеющих решающее значение для поглощения углекислого газа и сдерживания изменения климата — может со временем превратиться в сухие травянистые саванны.

Доклад, опубликованныйв научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences описал новое понимание того, как чередующиеся наводнения в сезон дождей и засуха в засушливый сезон, называемые двойным стрессом, могут ограничивать создание лесов и благоприятствовать недолговечным видам трав.

«Поскольку прогнозы будущего климата указывают на более сухой климат в тропиках, знание того, где и как сегодняшние леса превратятся в саванны, поможет нам предсказать, как может измениться углеродный цикл, усугубляя потепление», — сказал Кайо Маттос, ведущий автор исследования, проводивший исследование аспирант кафедры наук о Земле и планетах Школы искусств и наук Рутгерса. «Мы показали, что некоторые районы тропических лесов Амазонки, которые ранее считались охраняемыми, окажутся под угрозой превращения в состояние, подобное саванне».

По данным Национального управления океанических и атмосферных исследований (НОАА), регион Амазонки помогает стабилизировать глобальный климат, сохраняя около 123 миллиардов тонн углерода над и под землей. Потеря деревьев в результате процесса, описанного в исследовании как «саваннизация», означает, что способность Амазонки хранить углерод может пострадать.

Полученные данные помогают объяснить, почему сегодня леса и саванны могут сосуществовать бок о бок в одном и том же климате, причем леса занимают стабильно затопленные территории, такие как обширные болотные леса во внутренней Амазонии, или стабильно засушливые, как леса на хорошо дренированных возвышенностях.

Это означает, что в будущем климате, который, по прогнозам, будет более засушливым, некоторые территории постоянно затопленной низменности Амазонии начнут «ощущать» засушливый период, подвергая леса двойному стрессу или условиям саванны в самом сердце Амазонии.

«Это исследование демонстрирует возможности гидрологии в объяснении структуры и функций растительных экосистем», — сказал Ин Фан Рейнфельдер, профессор кафедры наук о Земле и планетах Школы искусств и наук Рутгерса и соавтор исследования. . «Мы утверждаем, что исследования глобальных изменений могут выиграть от более пристального внимания к гидрологическим изменениям».

Эти результаты, по словам Рейнфельдера, контрастируют с выводами большинства исследований о будущем Амазонки, которые пришли к выводу, что преобразование лесов в саванны, вероятно, будет ограничено одной областью Амазонки — ее более засушливой южной частью.

Лес определяется как участок земли, на котором преобладают деревья и который характеризуется густым пологом. Саванна — это смешанная система лесов и лугов, в которой деревья расположены на достаточном расстоянии друг от друга, чтобы солнечный свет способствовал росту травы.

Океаны и леса представляют собой два крупнейших природных «поглотителя» углерода на Земле. Деревья извлекают углерод из воздуха во время фотосинтеза. Саванны, хотя и являются жизненно важным источником биоразнообразия, хранят гораздо меньше углерода на акр.

Ученым уже несколько десятилетий известно, что краям Амазонки угрожает вырубка лесов, вызванная демографическим ростом и изменением климата. Исследование выявило механизм, который, вероятно, повлияет на внутреннюю часть Амазонки.

«Мы обнаружили, что наводнение имеет решающее значение», — сказал Маттос, ныне постдокторант Принстонского университета. «В некоторых частях ландшафта грунтовые воды колеблются между слишком мелкими (затопляющими корни деревьев) и слишком глубокими (лишающими корни воды). Этот двойной стресс переносят только виды растений саванны. Леса процветают только тогда, когда они расположены на стабильной возвышенности, которая никогда не затопляется, или на стабильной низменности, где она всегда затоплена».

Чтобы прийти к своим выводам, ученые обратились к науке гидрологии, изучающей свойства земной воды на суше. Чтобы смоделировать круговорот воды в регионе Амазонки в настоящее время, они использовали сложную компьютерную модель, по сути, серию уравнений, представляющих различные гидрологические условия, включая высоту рек, уровень влажности почвы и скорость испарения. Затем они запускают компьютерную модель, используя климатические прогнозы на 2090-2100 годы, используя данные, предоставленные учеными МГЭИК (модель Центра Хэдли), чтобы нанести на карту области, которые могут измениться от постоянного наводнения к двойному стрессу.