Лазерное сканирование показало, что деревья пробуждаются весной в своём ритме — даже в пределах одного вида в одном лесу

Экстремальные климатические явления, такие как аномальные температуры и продолжительные засухи, всё сильнее влияют на рост деревьев и их фенологию — сроки ключевых стадий развития, таких как распускание листьев и листопад.

Чтобы лучше понять эти процессы, исследователи из Хельсинкского университета и Финского геопространственного института Национальной земельной службы Финляндии организовали долгосрочный эксперимент с постоянной лазерной сканирующей станцией на исследовательской станции SMEAR II в Хюютияля, Южная Финляндия. Результаты опубликованы в журнале Agricultural and Forest Meteorology.

Сканер использует лазерный свет для создания сантиметрово-точных 3D-моделей отдельных деревьев, что позволяет учёным отслеживать рост и структурные изменения с беспрецедентной детализацией. Подобная исследовательская установка ранее нигде не применялась.

«Временные ряды лазерного сканирования позволяют наблюдать изменения деревьев во времени, не вмешиваясь в их естественный рост. Впервые мы смогли точно измерить разницу в фенологии деревьев на уровне дня в автоматическом режиме. Это позволило нам изучить факторы, влияющие на эти фенологические вариации в течение одного сезона роста, и их последствия», — поясняет старший научный сотрудник Мариана Кампос из Национальной земельной службы Финляндии.

Разница в несколько дней в распускании листьев

Исследование было сосредоточено на берёзе повислой (Betula pendula). Оно показало, что на сроки весеннего распускания листьев влияют видовое разнообразие и конкурентное давление за свет в непосредственном окружении дерева, а на сроки осеннего листопада — доступность воды. Также критически важным оказалось время роста: например, раннее распускание листьев было связано с увеличением роста площади кроны позднее в сезоне. Время наступления листопада у наблюдаемых деревьев различалось до 12 дней.

«Это исследование подчёркивает, как отдельные деревья различаются по срокам и продолжительности периода роста из-за локальных условий, даже на относительно небольшой и однородной лесной территории. Такие выводы, как влияние локальной доступности воды на листопад, также помогают понять, как меняющийся климат влияет на фенологию и рост деревьев в пределах лесного насаждения», — комментирует доцент Анна Линтунен из Хельсинкского университета.

Эксперимент даёт лучшее понимание того, как локальные факторы определяют рост деревьев. До сих пор частые и детальные измерения фенологии отдельных деревьев в пределах лесного насаждения были практически невозможны.

Эксперимент по лазерному сканированию в Хюютияля продолжается параллельно с другими долгосрочными измерениями на станции SMEAR II, внося вклад в более широкое понимание взаимодействий между лесом и атмосферой. Работа выполнена в рамках двух флагманских программ Исследовательского совета Финляндии: Центра компетенций по атмосфере и климату (ACCC) и «Взаимодействие леса, человека и машины» (UNITE).

Облака точек берёзы, использованные в исследовании, опубликованы как открытые данные в открытом научном наборе данных Национальной земельной службы Финляндии LiPheStream. Набор данных доступен через сервис ETSIN.