27.08.2013

Леса умеренных климатических зон все активнее утилизируют углекислый газ

Экологи из США и Германии установили, что в последнее время к борьбе с растущей концентрацией углекислого газа в атмосфере Земли активно подключились и леса. В течение последних двадцати лет их продуктивность выросла в несколько раз. Однако, спасая планету от избытка этого газа, растительные сообщества жертвуют своей безопасностью.

Следует заметить, что чаще всего именно те гипотезы, что кажутся совершенно очевидными, нуждаются в самой тщательной проверке, пишет А. Евсеев. А все потому, что на самом деле любая гипотеза — это всего лишь упрощенное описание явления. Ну, а реальность уже неоднократно доказывала людям то, что она куда сложнее, чем они ее себе представляют. При детальном исследовании любого явления всегда выясняются такие детали и скрытые механизмы, о которых до этого никто и понятия не имел.

Собственно говоря, недавнее исследование ученых Гарвардского университета (США) совместно с коллегами из других университетов этой страны, а также Германии как раз именно из этой серии — исследователи взялись проверить утверждение, которое многие посчитали бы очевидным. Судите сами — еще из школьного курса биологии каждый знает, что растениям для фотосинтеза необходим углекислый газ. Ну, а берут они его не откуда-нибудь, а из атмосферы. В этом случае логично предположить, что если, согласно данным за последние годы, количество CO₂ в воздушной оболочке Земли постоянно растет, значит и продукция фотосинтеза растительных сообществ должна увеличиваться.

Казалось бы, это утверждение совершенно очевидно и ни в каких проверках не нуждается. Однако все не так просто. Исследования, проводившиеся экологами в Южной Америке и Австралии, показали, что прирост органики в тропических лесах этих регионов весьма и весьма незначителен. Таким образом, амазонскую сельву и северные австралийские джунгли нельзя считать спасителями планеты от экспансии углекислоты (впрочем, из этого совершенно не следует, что их следует вырубать без зазрения совести). На самом деле подобные результаты были достаточно предсказуемы, и вот почему.

Дело в том, что все тропические леса являются последним и высшим звеном местной сукцессии (закономерной смены растительных сообществ) — устойчивой в пространстве и времени стадией, которую называют климаксной. А характерной особенностью климаксного сообщества является так называемый «нулевой баланс» вещества и энергии — собственно говоря, именно поэтому климаксы и являются устойчивыми. А это значит, что сообщество всегда производит столько, сколько и берет из окружающей среды. Поэтому-то сукцессионные стадии такого типа достаточно медленно перестраивают свой баланс вещества и энергии при изменении количества ресурсов.

Ну что же, решили американские и немецкие исследователи, если тропики не спешат реагировать на увеличение СО₂ в атмосфере, то нужно посмотреть, как воспринимают его растительные сообщества умеренных климатических зон. В качестве объектов изучения были выбраны леса различных типов на северо-востоке и Среднем западе США — интересно, что на этот раз среди избранных сообществ не было ни одного климаксного. Во время работы ученые использовали известный с 1980-х годов метод ковариации вихрей. Суть его заключается в следующем — приборы, укрепленные на специальной вышке в лесу, постоянно анализируют состав воздушных потоков. При этом особое внимание уделяется обмену газами между лесом и вышележащими слоями атмосферы. При этом фиксируется количество отдаваемого и поглощаемого CO₂, кислорода, а также паров воды.

В результате экологи выяснили, что на всех экспериментальных площадках в течение последних 15—20 лет эффективность использования воды на фотосинтез возросла, да и количество поглощаемого СО₂ — тоже. Из этого можно сделать вывод, что увеличилась и чистая продукция экосистемы, получаемая в процессе фотосинтеза. А вот анализ климатических и других условий во всех лесах, где проводили наблюдения, показал, что никаких существенных изменений за исследуемый период исследований не наблюдалось. Следовательно, можно с уверенностью сказать, что в роли стимула к повышению фотосинтетической продуктивности лесов выступила именно повышающаяся из года в год концентрация углекислого газа в атмосфере планеты.

Кроме того, ученые обнаружили еще одну интересную тенденцию — их наблюдения показали, что в условиях избытка углекислоты все растения стали куда чаще прикрывать устьица (эластичные щели на нижней стороне листа) — это необходимо для того, чтобы поддерживать необходимое давление в межклеточных пространствах листьев. Но ведь сквозь устьица не только «закачивается» углекислый газ — через них еще и испарение воды происходит. Соответственно, раз деревья и травы стали выделять меньше воды, то стал наблюдаться ее недостаток в почве (ведь после транспирации она поступает именно туда).

А это, в свою очередь, увеличивает, во-первых, опасность возникновения лесных пожаров, а во-вторых, приводит к росту численности метаногенных бактерий, которые любят более сухие почвы. Метан же, который они производят, тоже является парниковым газом, а кроме того, в отличие от СО₂, он поддерживает горение, поэтому опасность лесных пожаров еще больше увеличивается. Таким образом, спасая планету от избытка углекислоты, растительные сообщества жертвуют своей безопасностью.

Итак, леса, как и предполагалось, действительно защищают нас от избытка СО₂ в атмосфере. Однако экологам не мешает проверить еще одну гипотезу — предполагается, травяные сообщества куда более интенсивно «выкачивают» этот газ из воздушной оболочки Земли для фотосинтеза. Не исключено, что роль степей, лугов или полей с сельскохозяйственными растениями в борьбе с перенасыщением атмосферы углекислым газом будет еще более значительной...

Источники:

1. agroxxi.ru