Деревья могут выиграть от более раннего начала сезона роста в холодных влажных районах

Исследовательская группа под руководством профессора Ляна Эрюаня из Института исследований Тибетского плато Китайской академии наук обнаружила, что деревья могут выиграть от более раннего начала вегетационного сезона в холодных влажных районах, но не в засушливых.

Работа была опубликована в журнале Nature Ecology & Evolution 28 февраля.

Растения естественным образом чувствуют изменения в окружающей среде. Когда дни удлиняются, а температура повышается после зимних холодов, деревья понимают, что пора зеленеть и возобновлять рост.

Деревья, как правило, распускаются и возобновляют рост раньше по мере потепления климата, но остается неясным, влияет ли более раннее начало вегетационного периода на рост деревьев и как именно.

Углеродный излишек от увеличения поглощения листьями не обязательно означает, что деревья растут больше. Поэтому обширные наблюдения за ростом стволов деревьев необходимы для прогнозирования изменений продуктивности, поскольку древесина является основным долгосрочным резервуаром для хранения углерода в лесах.

В исследовании ученые использовали большую коллекцию данных о ширине годичных колец из Международного банка данных по дендрохронологии (International Tree-Ring Data Bank), крупнейшего в мире публичного архива данных о годичных кольцах деревьев.

«Предыдущие исследования показали, что начало образования древесины тесно связано с достижением критических температур и фотопериода. Поэтому мы проанализировали, как ширина годичных колец связана с температурными порогами для начала роста в масштабах полушария», — сказал профессор Лян.

Начало образования древесины — главный фактор, который прямо или косвенно запускает все последующие фазы созревания ксилемы и определяет период роста ксилемы. Небольшие сдвиги в периоде деления клеток могут привести к значительному увеличению производства клеток ксилемы, что в конечном итоге приводит к более широким годичным кольцам.

Таким образом, рост деревьев в холодном климате будет усилен в течение всего вегетационного периода за счет более раннего начала активности камбия или более высоких темпов роста в пик сезона.

Ширина годичного кольца обычно коррелирует с месячными или сезонными климатическими данными. После обширной обработки ежедневных климатических данных и проведения различных анализов исследователи обнаружили отчетливые пространственные закономерности реакции роста деревьев на более раннее начало вегетационного сезона.

Районы, где рост деревьев выигрывает от ранней весны, обычно расположены на более высоких широтах (выше 60° с.ш.), в Центральной Европе, а также на восточном и западном побережье Северной Америки. Эти прохладные и влажные регионы не сильно ограничены доступностью воды в течение вегетационного периода.

Регионы, показывающие негативное влияние ранней весны на рост деревьев, были в основном расположены на плато Колорадо и Тибетском плато, что соответствует холодным и засушливым условиям, где леса обычно ограничены рядом факторов, включая низкие температуры, засуху и низкое плодородие почвы.

«Из этих наблюдений мы делаем вывод, что деревья будут расти быстрее при ранней весне, если только они не испытывают жажды», — сказал профессор Лян.

Кроме того, исследователи проанализировали влияние ранней весны на рост деревьев и обнаружили отчетливые широтные реакции. В бореальных лесах северной Азии и Европы ранняя весна усиливала рост деревьев в основном из-за ослабления холодового стресса. В умеренных лесах Центральной Европы и восточного побережья США, а также в лесах Средиземноморского региона и вдоль западного побережья США ранняя весна также усиливала рост, но в основном за счет удлинения вегетационного периода.

В полузасушливых лесах плато Колорадо и сухих субальпийских лесах Тибетского плато ранняя весна не приносила пользы для роста, поскольку более длинный вегетационный период вызывает как атмосферную, так и почвенную засуху в этих регионах, а также увеличивает риск воздействия на деревья весенних заморозков.