Почему деревья вытесняют кустарники при смещении вверх

Изменение климата влияет на структуру и функцию альпийских экосистем, включая смещение границ растительности. Восходящее смещение альпийских границ леса — верхнего предела роста деревьев, формирующего границу между горным лесом и альпийскими сообществами, — сильно зависит от взаимодействий кустарников и деревьев. Однако о реакции этих сосуществующих жизненных форм на потепление известно мало.

На основе уникальных 8- и 10-летних in situ наблюдений за камбиальной фенологией у симпатрических деревьев и кустарников на двух границах леса на юго-восточном Тибетском нагорье исследователи обнаружили противоположную реакцию на потепление. При весеннем потеплении на +1°C возобновление ксилемы у деревьев ускоряется на 2–4 дня, а у кустарников — задерживается на 3–8 дней.

Эта расходящаяся реакция была связана с тем, что кустарники оказались в 3.2 раза чувствительнее деревьев к накоплению зимнего охлаждения (chilling accumulation).

«При одинаковом количестве охлаждения кустарникам требовалось больше накопления тепла (forcing), чем деревьям, что приводило к задержке начала камбиальной активности. У деревьев же потребность в тепле меньше зависела от охлаждения, что в более тёплую весну приводило к более ранней фенологии», — поясняет руководитель исследования Лян Эрюань.

Учёные также провели глобальный метаанализ в сочетании с процессной моделью роста, изучив данные по 344 кустарникам и 575 деревьям с 11 альпийских границ леса в Северном полушарии. Результаты моделирования подтвердили, что деревья, как и ожидалось, более чувствительны к весеннему потеплению, тогда как на кустарники сильнее влияет накопление зимнего охлаждения.

«Наш метаанализ подтвердил действие того же механизма на континентальных масштабах», — отмечает Лян.

Независимо от того, взаимодействуют ли кустарники и деревья на границе леса через взаимопомощь или конкуренцию, климатическое потепление может вызывать расходящиеся сдвиги в их фенологии. Это приведёт к сокращению вегетационного сезона у кустарников и его удлинению у деревьев.

Следовательно, возникающая из-за потепления фенологическая рассогласованность может дать деревьям конкурентное преимущество над кустарниками за счёт увеличения роста, накопления углерода и улучшения доступности ресурсов. Это потенциально способствует смещению границы леса вверх в холодных горных регионах.

Исследование под руководством профессора Лян Эрюаня (Институт исследований Тибетского нагорья, Китайская академия наук) опубликовано в журнале National Science Review. В работе также участвовали исследователи из CREAF, CSIC, Global Ecology Unit CREAF-CSIC-UAB, Instituto Pirenaico de Ecología (IPE-CSIC), Испания, и Université du Québec à Chicoutimi, Канада.