Лесные пожары ускорили фотосинтез в Арктике

Экосистемы арктической тундры и бореальных лесов — самых северных на планете — важные поглотители углерода. Они частично компенсируют накопления углекислого газа в атмосфере. Сразу три исследования от разных групп ученых из Калифорнийского университета в Ирвайне (США) показали, как меняются эти экосистемы.

В первой работе, опубликованной в журнале Global Change Biology, ученые выяснили, как лесные пожары увеличивают темпы фотосинтеза в Канаде и на Аляске. Это и понятно: в прошлом году Канада пережила самый разрушительный (с 1975 года, до этого периода показатели неясны) сезон лесных пожаров, когда сгорели более 18,6 миллиона гектаров. Новое исследование показало, что эти пожары могут ускорить изменения экосистемы бореальных лесов, которые уже и так происходят из-за изменения климата.

Чтобы измерить скорость фотосинтеза у северных растений, ученые воспользовались данными с орбитальных спутников Carbon Observatory 2, которые отслеживают флуоресценцию растений — свечение хлорофилла при поглощении им света (явление происходит в результате возвращения молекулы из возбужденного в основное состояние). Использование таких измерений — новый подход к понимаю темпов фотосинтеза бореальных лесов. Это важно, ведь чем активнее фотосинтез, тем больше растений способны поглощать углекислый газ из атмосферы.

Исследователи выяснили, что после пожара в бореальных лесах в течение десятилетий сохраняются более высокие уровни фотосинтеза. Вместо возвращения медленнорастущих хвойных пород вроде черной ели на их место приходят быстрорастущие лиственные виды.

Другое исследование, проведенное учеными из того же Калифорнийского университета год назад, позволило понять, какие именно растения сменяют выгоревшие хвойные леса. Его результаты представлены в журнале Arctic, Antarctic, and Alpine Research. Авторы статьи выяснили, что конкретно в горной тундре хвойные деревья сменяются кустарниковыми формами ольхи.

В третьей работе, представленной в Geophysical Research Letters, ученые провели уже настоящие полевые исследования, а затем — компьютерное моделирование. Целью было описать, как по мере того, как арктические экосистемы испытывают потепление климата, увеличиваются выбросы ненасыщенного углеводорода изопрена. Эта молекула влияет на образование озона, аэрозолей и уровень метана в атмосфере. Аэрозоли, в свою очередь, оказывают воздействие на формирование облаков, а те влияют на местный климат. Когда погода становится теплее, растения выделяют больше изопрена. Именно это и обнаружили ученые, причем выяснилось, что изопрен выделяется в куда больших масштабах, чем предполагали.

«Три этих исследования — свидетельство того, что Арктика меняется быстрее, чем ожидалось. Размах лесных пожаров из-за их влияния на состав растительности потенциально может ускорить таяние вечной мерзлоты сверх того, что прогнозировали вследствие изменения климата», — заявила соавтор одной из работ Клаудиа Чимчик (Claudia I. Czimczik).

О том, что пожары ведут к ускорению фотосинтеза в тайге, Naked Science писал ранее. Если в хвойной тайге нет пожаров, она деградирует: более старые деревья в ней гибнут, а новые не появляются, поскольку семена «зависают» во мху. Вдобавок слой вечной мерзлоты под тенью деревьев становится толще, сжимая полосу, доступную корням деревьев.

Но новые работы важны тем, что показывают и другую часть процесса ускорения фотосинтеза. Помимо очистки поверхности ото мхов, позволяющей прорастать деревьям, налицо быстрая колонизация бывшей тайги широколиственными деревьями, растущими быстрее хвойных.

Если такое продолжится, результатом может быть полная смена экосистем. Из палеоботанических данных известно, что два-три миллиона лет назад на Новой Земле, например, не было ни тундры, как сегодня, ни хвойной тайги, как в части Сибири, а доминировали широколиственные леса. Не исключено, что нынешнее потепление может во многом вернуть ситуацию в прошлое.