8 Minutės
Amazonės atogrąžų miškai vis dažniau demonstruoja požymius, kad klimato režimas keičiasi į žymiai ekstremalesnį — tyrėjai tokį scenarijų vadina „hipertropiniu“. Daugiatautė mokslininkų komanda, analizavusi daugiau nei tris dešimtmečius trunkančius lauko duomenis, nustatė, kad sausros tampa karštesnės, ilgesnės ir dažnesnės. Dėl to medžiai ir dirvožemis patiria tokius stresus, kokių modernioje ekologinėje istorijoje nėra daug pavyzdžių, ir kai kuriais atvejais šios sąlygos neturi dabartinio analogų.
Ką parodė tyrimas: miškas greitoje transformacijoje
Mokslininkai sujungė ilgalaikius lauko matavimus su regioniniais klimato modeliais, kad ištirtų, kaip Amazonės medžiai ir dirvožemis reaguoja į dideles temperatūras ir sumažėjusią drėgmę. Analizė apėmė ilgų laiko eilučių fenologinius stebėjimus, mirties atvejų registravimą, biometrinius medžių parametrus (pvz., kamieno skersmenį, aukštį ir biomasę) bei dirvožemio drėgmės ir temperatūros duomenis. Modelių rezultatai rodo, kad ekstremalios „karštos sausros“, tokios kaip užfiksuotos per 2015 m. ir 2023 m. El Niño epizodus, šimtmečio eigoje taps žymiai dažnesnės ir intensyvesnės. Daugelyje regionų tokios sąlygos gali užsitęsti ištisus metus, taip blukindamos ir galiausiai naikinančios aiškias šlapio ir sauso sezono ribas ir skatindamos perėjimą į kompaktiškesnį, nuolatinį hipertropinį režimą, kuriame pagrindinius ekologinius procesus lemia pastovi šilumos ir vandens trūkumo kombinacija.
Šioje nuotraukoje mokslininkas matuoja lapo fotosintezės greitį.
Kaip medžiai praranda atsparumą: nykimo mechanizmai
Lauko stebėjimai ir fiziologiniai tyrimai atskleidžia dvi pagrindines medžių fiziologinio gedimo rūšis, kurios stipriai didina medžių mirtingumą ilgalaikio karščio ir sausros sąlygomis. Šie mechanizmai — hidraulinis gedimas ir angliavandenilių (polisacharidų) išeikvojimas — veikia kartu ir dažnai viena kitą sustiprina. Svarbu suprasti šių procesų trukmę, kartotinumą ir įtaką skirtingoms medžių rūšims, nes tai lemia miškų struktūrinius pokyčius, biologinę įvairovę ir anglies ciklą.
Hidraulinis gedimas
Kai dirvožemio drėgmė gerokai sumažėja, medžiai nebegali efektyviai siurbti vandens iš šaknų į viršūnes. Esant dideliam vandens potencialo gradientui ir aukštai aukštai temperatūrai, ksilemo vamzdeliai gali užsipildyti oro burbulais (embolija) arba prarasti gebėjimą pernešti vandenį dėl kapsuliavimo, todėl vandens srautas nutrūksta. Tokios oro kišenės blokuoja ksilemo laidumą, o tai sukelia greitą ūglių, šakų ar viso medžio džiūvimą. Hidraulinis žlugimas ypač greitai pasireiškia medžiams su tam tikru ksilemo morfologiniu tipu, pavyzdžiui, plataus spindulio vazduoklių arba didelių šakotų porų xsylemo struktūromis, kurios yra labiau pažeidžiamos embolijai. Kai ši fiziologinė grandinė nutrūksta, medžiai nebegali palaikyti lapų aušinimo per transpiraciją, fotosintezė staigiai krenta, o perkaitę audiniai patenka į greitą nykimą.
Anglies badavimas
Kad sumažintų vandens netekimą, medžiai uždaro lapų stomatas — mažus porinius įėjimus, per kuriuos vyksta dujų mainai. Stomatų uždarymas sumažina anglies dvideginio įsisavinimą ir lėtina fotosintezę. Ilgai tęsiantis sausrai, sumažėjusi fotosintetinė anglių fiksacija ir didesnis respiriacijos terminas, kurį lemia karštis, gali ištuštinti rezervinius angliavandenius (gliukozę, sacharozę, škrobo atsargas), kurių medžiai paprastai naudoja audinių atstatymui, atsparumui prieš ligas ir kitiems energetiniams procesams. Kai šios rezervos išsenka, medžio gebėjimas atkurti pažeistas audines, gintis nuo patogenų ar palaikyti ilgalaikę fiziologinę veiklą mažėja — tai vadinama anglies arba energijos bado sindromu. Tokiu atveju net jei po kurio laiko palankios sąlygos sugrįžta, medžiai gali būti per silpni atsistatyti ir mirti.
Abiejų procesų kombinacija šiandien jau matoma ekstremaliuose įvykiuose. Integruoti stebėjimai rodo, kad hidrauliniai pažeidimai dažnai pasireiškia prieš prasidedant aiškiems anglies rezervų išeikvojimo simptomams, tačiau ilgalaikė sausra ir kartojasi karščio bangos gali sukelti tiek hidraulinį žlugimą, tiek anglies bako ištuštėjimą vienu metu. Tyrėjai apskaičiavo, kad esant prognozuojamoms hipertropinėms sąlygoms medžių mirtingumas paveiktose zonose gali padidėti maždaug 55 proc., o labiausiai pažeidžiami — greitai augantys ir mažesnės medienos tankio rūšys, kurios turi mažesnes rezervines angliavandenių atsargas ir plonesnę ksilemo struktūrą, todėl hidrauliniai sutrikimai joms yra ypač mirtini.
Kodėl tai svarbu: anglies balansas ir miško sudėtis
Amazonė šiuo metu absorbuoja reikšmingą dalį pasaulio išmetamų CO2 dujų, veikdama kaip vienas iš didžiausių planetos anglies „kinetų“. Tačiau jei didelio masto medžių mirtis taps dažnesnė ir platesnė, šios teritorijos gali perėjo nuo anglies sumpių (carbon sinks) prie grynųjų anglies šaltinių — išskirdamos anksčiau saugotą anglies kiekį medienos ir dirvožemio skilimo metu. Tokia dinamika turėtų reikšmingų pasekmių pasauliniam anglies balansui ir klimato modeliavimui: regioninis CO2 įsotinimas galėtų pagreitinti klimato kaitą ir sukurti teigiamą grįžtamąjį ryšį, kuriame šiltesnė, sausresnė Amazonė toliau didina atmosferos šiltnamio efektą sukeliančių dujų koncentracijas.
Studijos modeliai ir empiriniai slenkstiai rodo, kad daugelyje Amazonijos regionų gali būti peržengti kritiniai vandens streso lygiai, po kurių seka dideli medžių mirties bangos. Panašūs mechanizmai yra svarbūs ir kituose tropiniuose regionuose, pavyzdžiui, Afrikos miškuose ir Azijos atogrąžų zonose, kur klimato pokyčiai gali atkartoti ar net sustiprinti Amazonės patirtus stresus. Svarbu pažymėti, kad antriniai arba atsatiniai miškai — kurie dažnai dominuoja greitai augančios rūšys su mažesniu medienos tankiu — atrodo ypač pažeidžiami. Tai turi praktinių pasekmių atkuriant miškus: jei atsinaujinančios plantacijos arba natūralus atsodinimas duoda daug greitai augančių, bet mažiau atsparių rūšių, jos gali prarasti savo anglies saugojimo vertę didesnio klimatinio streso sąlygomis, ir tokiu atveju atkurta biomasa greičiau vėl virstų anglies emisijomis.
Mokslinis kontekstas ir metodai
Tyrėjai savo išvadas grindė plačiomis, dešimtmečius trunkančiomis lauko kampanijomis, apimančiomis mirtis, augimą, struktūrinius miško pokyčius ir dirvožemio parametrus, kartu su regioninėmis klimato projekcijomis. Konkrečiai buvo analizuojamos poros vietovių, paveiktų 2015 ir 2023 metų sausros, abi stipriai sustiprintos neįprastai šiltais El Niño reiškiniais. Lyginant šias vietas, mokslininkai identifikavo nuoseklius vandens streso slenkstinius rodiklius, kurie iš anksto numatė padidėjusį mirtingumą. Šie empiriniai slenkstai buvo įtraukti į klimato ir ekologinius modelius, kurie vertino, kur ir kaip dažnai hipotetinės hipertropinės sąlygos gali pasireikšti iki 2100 m., jeigu šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimai išliks aukšti. Modeliavimui buvo naudojamos regioninės klimato pranašystės, apimančios skirtingus emisijų scenarijus ir temperatūros bei kritulių pokyčių projekcijas, o lauko duomenys suteikė realius biologinius parametrus mirtingumo jautrumui įvertinti.
Be to, tyrime siekta susieti trumpalaikius ekstremalius įvykius su ilgalaikėmis tendencijomis: ne tik analizuoti pavienius sakinius, bet ir įvertinti, kaip kartotiniai karščio ir sausros epizodai pakeičia bendrą miško dinamiką per kelias kartas. Tai apėmė jautrumo analizę skirtingoms rūšims, medžių amžiaus sluoksnių poveikį bei dirvožemio - augalo sąveikas, kurios lemia gebėjimą atsigauti po streso.
Pasekmės politikai ir praktikai
Rezultatai aiškiai rodo, kad Amazonės klimato trajektorija priklauso nuo žmonių išmetamų šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekio. Jei dabartinės emisijos tęsis be reikšmingų mažinimo priemonių, hipertropinės sąlygos greičiausiai atsiras anksčiau ir apims didesnes teritorijas. Tai kelia skubius klausimus saugojimo planavimui, anglies apskaitai ir tarptautiniams susitarimams, kurie orientuojasi į emisijų mažinimą bei tropinių miškų apsaugą. Politikos formuotojai turėtų įtraukti ilgalaikio ekosistemų atsparumo didinimo strategijas: saugoti didelius nepakitusius miško masyvus, stiprinti kraštovaizdžio lygmens biologinę įvairovę, apriboti deforestaciją ir fragmentaciją bei palaikyti mišrius atsodinimo metodus, kurie atsižvelgia į rūšių atsparumą karščiui ir sausrai.
Praktinės priemonės gali apimti išsamesnį regioninį rizikos žemėlapių rengimą, integruotą anglies sąskaitų atnaujinimą (anglies inventoriaus metodikų peržiūrą), labiau konservatyvius reforestacijos planus ir finansavimo mechanizmus, kurie skatina atsparias rūšis ir natūralią regeneraciją vietose, kur ji yra įmanoma. Tarptautinės iniciatyvos, tokios kaip REDD+ ir kiti už klimato kaitos mažinimą skirti mechanizmai, turėtų atsižvelgti į galimą sistemos perėjimą į hipertropinį režimą ir įtraukti scenarijus, kurie vertina ne tik anglies išsaugojimą, bet ir ekosistemų funkcijų bei biologinės įvairovės išsaugojimą.
Ekspertės įžvalga
"Šis darbas sujungia tikslius lauko matavimus su klimato projekcijomis ir parodo ne tik tai, kad pokyčiai ateina, bet ir kaip jie paveiks medžius bei dirvožemį," sako d-r Elena Morales, tropinė ekofiziologė (fiktyvi), turinti dvi dešimtis metų Amazonės tyrimų patirties. "Didelių, nefragmentuotų miškų apsauga ir emisijų mažinimas — tai dvi viena kitą papildančios strategijos: viena suteikia ekosistemoms laiko adaptuotis, kita sulėtina pokyčio tempą. Be to, reikia aktyvinti vietos bendruomenių įsitraukimą į valdymą ir palaikyti mokslinį stebėjimą, kad priemonės būtų tikslinės ir efektyvios."
Tyrimas, publikuotas žurnale Nature, primena, kad atogrąžų miškai nėra statiškos fono ekosistemos, o dinamiškos sistemos, reaguojančios sparčiai į sušilimą ir kritulių pasiskirstymo pokyčius. Amazonės traektorija turi pasaulinių pasekmių — ji veikia biologinę įvairovę, regioninį klimatą ir anglies biudžetą — ir langas veiksmingam veiksmui siaurėja. Iki sprendimų priėmimo laiko pabaigos lieka ribotas laikas, todėl būtina koordinuota mokslinė, politinė ir praktinė reakcija, pagrįsta ilgalaikiais stebėjimais, modeliavimu ir vietos ekologijų supratimu.
Šaltinis: sciencealert
Palikite komentarą