Мёртвые деревья удерживают удивительно большое количество углерода

Живые деревья поглощают углерод, смягчая изменение климата. Но какую роль играют мёртвые деревья в хранении углерода? Исследователи из Университета Вермонта (UVM) обнаружили, что крупные поваленные деревья в ручьях связывают огромные запасы углерода, и этот пул хранения углерода со временем растёт. Кроме того, большие деревья в прибрежных лесах оказались важны для поступления углерода в ручьи с течением времени, что подчёркивает экологическую ценность больших старых деревьев.

«Мы знаем, что около 20% глобальных годовых выбросов парниковых газов приходится на изменение землепользования и обезлесение, — сказал профессор UVM и автор исследования доктор Уильям Китон, — но мы также можем использовать леса и другие типы растительного покрова в качестве естественного климатического решения — находя способы секвестрировать и хранить больше углерода в растительности». Китон давно подозревал, что древесина в водоёмах старовозрастных лесов наверняка хранит углерод, но в каком количестве? Оказалось, что очень много.

«Старовозрастные леса хранили в четыре-пять раз больше углерода в древесине, лежащей в ручьях, чем спелые леса, — сказал ведущий автор и аспирант Школы природных ресурсов и окружающей среды им. Рубинштейна UVM Стивен Питерс-Коллаер. — А в спелых лесах этот пул углерода в мёртвой древесине в ручьях примерно на 50–60% больше, чем углерода, хранящегося в валежнике на лесной подстилке на площади эквивалентного размера».

Он отметил, что хотя горные ручьи занимают меньше места, чем суша в лесах, сосредоточившись на крупных кусках древесины в ручьях, исследование, опубликованное в журнале Ecosystems, обнаружило ключевой недостающий элемент в расчёте хранения углерода в этих экосистемах — тот, который ранее не измерялся.

«Одна из причин нашего интереса к этому вопросу заключается в том, что в последние годы растёт осознание того, что древесина в ручьях, озёрах и других водных системах хранит углерод, но это хранение не было хорошо количественно оценено», — сказал Питерс-Коллаер, стипендиат-выпускник Института окружающей среды Гунда.

Полевые участки, имеющие установленную историю исследований, которая обеспечила обширный контекст для их данных, включали экспериментальный лес Хаббард-Брук в Нью-Гэмпшире и старовозрастные леса в парке штата Адирондак в Нью-Йорке, которые Китон изучал годами.

Крупные упавшие брёвна и ветви могут быть значительными поглотителями углерода, сказал Китон, потому что их более низкое отношение площади поверхности к объёму оставляет меньше доступа для разлагающих агентов, особенно когда они погружены в воду, поэтому они высвобождают накопленный углерод медленнее. Такие брёвна также могут полностью перекрывать небольшие горные ручьи, добавил Китон, образуя устойчивые запруды, накапливая ещё больше древесины и других органических материалов и усиливая свой эффект «банка углерода».

Хотя истоки ручьев часто относительно малы и узки, они составляют 70% от общей протяжённости рек, а их расположение в верховьях обычно оставляет их нетронутыми, сказал Питерс-Коллаер.

В совокупности эти факторы означают, что эти пропитанные водой брёвна, накапливающие углерод, могут быть значительным поглотителем углерода. Тем не менее, исследователи не имели представления, сколько углерода может удерживать эта древесина в ручьях и как это может различаться между спелыми и старовозрастными лесами, отметил Питерс-Коллаер.

Отчасти это связано с тем, что «учёные часто изучают либо ручьи, либо лес, но не то и другое вместе, или они не смотрят на взаимосвязи между ними», — размышляет Китон. Это отношения, которые постоянно меняются, подчеркнул Китон. «Связь между ручьём и лесом не статична, а динамична. Одно из наших главных посланий — мы должны смотреть в долгосрочной перспективе и думать об этих системах как о динамичных».

Исследователи в сопровождении полевых групп студентов UVM провели три лета, пройдя в общей сложности 4500 метров истоков ручьев в Хаббард-Брук, тщательно обследуя древесину в ручьях, измеряя её размер для расчёта количества содержащегося углерода и инвентаризируя окружающие прибрежные леса.

«Мы обнаружили, что лес, который развивается в сторону старовозрастного состояния, накапливает в ручье больше древесины, чем теряется в результате разложения, — сказал Питерс-Коллаер. — Пока скорость поступления древесины превышает скорость потерь, у вас есть чистое увеличение общего хранимого углерода. Крупные деревья были особенно важны в этом отношении».

Эффект будет продолжаться в ближайшие десятилетия, сказал Китон, потому что многие спелые леса Новой Англии находятся лишь на полпути к своему долгому восстановлению после вырубок для лесозаготовок и сельского хозяйства в XIX и XX веках. По мере того как спелые леса, подобные Хаббард-Брук, приближаются к старости, как леса Адирондака, которые исследовали учёные, они будут продолжать поглощать и накапливать углерод ещё много десятилетий.

«Мы можем ожидать, что пул углерода, хранящийся в этих лесах, существенно увеличится, — сказал Китон. — Мы количественно оценили тип хранения углерода, который отсутствовал в предыдущих глобальных углеродных моделях — важную часть понимания естественных климатических решений».

Работа даёт важное представление для землевладельцев Вермонта — 80% лесных земель Вермонта находятся в частной собственности — которые могут включать хранение углерода и естественные климатические решения в свои планы землепользования. Это ценная сторона данного исследования, сказал Китон: предоставление вермонтцам ценных знаний для руководства устойчивым управлением земельными ресурсами.

«Это то, чем мы очень гордимся — когда наша работа приносит пользу сообществу, — сказал Китон. — Это часть земельной миссии Университета Вермонта».