Стабільність арктичної екосистеми під загрозою через зниження стійкості рослин

Швидке потепління настільки сильно вплинуло на північні екосистеми, що вчені все більше стурбовані здатністю регіону відновитися після кліматичних шоків, згідно з новим дослідженням, присвяченим стійкості арктичних рослин.  Дослідники виявили, що такі часті стихійні лиха, як лісові пожежі, посуха та вирубка лісів, зменшили стійкість багатьох рослинних угруповань у південних бореальних лісах. 

Стійкість рослин і зберігання вуглецю

Це зниження стійкості – тобто здатності рослин відновлюватися після стресових факторів навколишнього середовища – може мати серйозні наслідки для ролі Арктики в поглинанні вуглекислого газу, потенційно перетворивши регіон із поглинача вуглецю на джерело вуглецю в найближчому майбутньому.

Ця зміна викликає особливе занепокоєння, тому що арктичні та бореальні регіони нагрілися в кілька разів швидше, ніж інші частини світу, і очікується продовження потепління. 

Юе Чжан є провідним автором дослідження та аспірантом наук про Землю в Університеті штату Огайо. 

«Коли ми говоримо про реакцію лісів на зміну клімату, у більшості випадків ми думаємо про тропічні ліси», — пояснив Чжан.  «Але віддалені бореальні ліси дійсно важливі з точки зору їх величезної площі, великого накопичення вуглецю та потенціалу для пом’якшення зміни клімату».

Різні рівні стійкості рослин 

Ґрунтуючись на історичних даних програми NASA Arctic-Boreal Vulnerability Experiment (ABoVE), дослідники використовували технологію дистанційного зондування, щоб відстежувати незначні зміни в зелені рослинності на Алясці та в західній Канаді між 2000 і 2019 роками. 

Мета полягала в тому, щоб оцінити, як швидко рослинність відновлюється як від невеликих коливань, так і від великих втрат, навіть у районах, де ще не було завдано значної шкоди.

Результати показали, що в той час, як стійкість рослин у південних бореальних лісах з часом знизилася, стійкість, здається, зросла в більшості арктичної тундри, незважаючи на озеленення ділянок.  Пожежі, посуха та спека, ймовірно, сприяли зниженню стійкості в південних регіонах, тоді як зміни в доступності поживних речовин, можливо, сприяли процвітанню рослинності в інших частинах Арктики. 

Невизначеність зберігання вуглецю рослинами

Однак, незважаючи на те, що виділення поживних речовин може сприяти росту рослин, підвищення температури загрожує прискорити танення вічної мерзлоти.  Вічна мерзлота зберігає величезну кількість вуглецю, і її відтавання може призвести до викидів вуглецю, еквівалентних викидам 35 мільйонів автомобілів на рік, що прискорить настання кліматичних переломних моментів.

Чжан наголосив на невизначеності щодо того, скільки цього вуглецю буде поглинено рослинами та скільки сприятиме подальшому потеплінню. 

«Це викликає занепокоєння, тому що в той час як екологізація може вказувати на те, що продуктивність і поглинання вуглецю в цих регіонах зараз зростає, зниження стійкості вказує на те, що це може бути нестабільним у довгостроковій перспективі».

Ціла екосистема під загрозою

Результати дослідження показують, що вся екосистема знаходиться під загрозою, оскільки значні частини південних бореальних лісів втрачають стабільність. Це може призвести до масової втрати лісів і зміни біомів у майбутньому.  Озеленення регіонів, які одночасно відчувають зниження стійкості, може демонструвати ознаки лиха, що свідчить про те, що екосистема бореться за виживання, перш ніж зазнає значної втрати лісу. 

«Це гаряча точка зміни рослинності, вивчення якої може розповісти нам про стабільність екосистеми та те, що вона здатна терпіти, перш ніж перейде в альтернативний стан через повсюдну втрату лісу», — попереджає старший автор дослідження, професор Янлан Лю.

Прогнозування стійкості рослин 

Експерти також виявили, що регіони на високих висотах з теплими, сухими умовами та густим рослинним покривом були одними з найбільш вразливих до зниження стійкості. 

З усім тим, у сучасних кліматичних моделях все ще немає консенсусу щодо того, як взаємодіють зміни рослинності та динаміка вуглецю. Робота команди допоможе удосконалити ці моделі, надаючи інформацію про те, де найімовірніше відбуваються зміни рослинності.

Зрештою, Чжан зазначив, що дослідження виявили більш тонкі зміни у стані рослинності регіону, ніж раніше повідомлялося про тенденції позеленіння та потемніння. Їхня методологія також пропонує новий інструмент для виявлення потенційної втрати рослинності в інших регіонах протягом найближчих десятиліть. 

Майбутні напрямки досліджень 

Команда планує продовжувати вдосконалювати свої прогнози щодо змін екосистеми та виступати за більше польових досліджень для перевірки своїх даних дистанційного зондування.

«Науковцям потрібно навчитися кількісно оцінювати ризики, спричинені кліматом, через різні приціли», — сказав Лю. «На додаток до супутникового дистанційного зондування нам потрібно більше наземних спостережень, щоб допомогти нам визначити способи використання цих висновків для інформування майбутніх ресурсів і стратегій управління ризиками».

Оскільки арктичні та бореальні регіони нагріваються із загрозливою швидкістю, це дослідження проливає світло на крихкість цих екосистем і потребу в невідкладних стратегіях збереження їх стійкості в умовах швидкої зміни клімату. Дослідження опубліковано в журналі Nature Ecology & Evolution.