Сосновые леса Калифорнии, уничтоженные жуками, могут не восстановиться
Сосновые леса в Сьерра-Неваде, уничтоженные западными горными сосновыми лубоедами во время мегазасухи 2012–2015 годов, не восстановятся до прежней плотности, что сократит важное хранилище атмосферного углерода.
«Леса хранят огромное количество атмосферного углерода, поэтому, когда заражение западным горным сосновым лубоедом убивает миллионы деревьев, этот углекислый газ возвращается в атмосферу», — сказал Закари Роббинс, постдок из Лос-Аламосской национальной лаборатории.
Роббинс — ответственный автор новой статьи в журнале Frontiers in Environmental Science об углероде, хранящемся в живых соснах в Сьерра-Неваде, Калифорния.
«Мы также обнаружили, что из-за гибели такого количества деревьев во время мегазасухи риск еще одной массовой гибели в этом веке гораздо ниже, потому что у короедов будет меньше деревьев-хозяев», — добавил он.
Смешанные последствия
Однако это палка о двух концах. Вспышки численности западного горного соснового лубоеда, вызванные изменением климата, будут продолжаться, ограничивая восстановление леса после засухи.
«Часть потерь углерода не будет снова запасена в деревьях, но меньшее количество деревьев на ландшафте смягчает тяжесть вспышек», — отметил Роббинс. «Кажется, лес достигает равновесия в определенный момент».
Жуку для взрывного роста популяции необходима минимальная плотность деревьев. «Наша статья показала, что по мере того, как леса достигают определенного порога плотности сосны, вероятность гибели деревьев из-за лубоеда возрастает экспоненциально», — сказал Роббинс.
Сложные взаимодействия между изменением климата, погодой, деревьями и жуками опустошают сосновые леса в Калифорнии и других местах. Во время засухи 2012–2015 годов в Сьерра-Неваде погибло, по оценкам, 129 миллионов деревьев различных видов.
Поглотитель или источник углерода?
Как поглотители углерода, леса связывают (хранят) более десятой части выбросов парниковых газов в США. Деревья могут использовать увеличивающееся количество углерода в воздухе для роста и, таким образом, фиксировать больше углерода в форме древесины.
«Если нет нарушений, таких как вспышка численности жуков, то углерод запасается, но когда жук появляется вместе с повышением температуры из-за изменения климата, их популяции развиваются быстрее», — сказал Чонгган Сюй, старший научный сотрудник Лос-Аламоса и соавтор статьи. «Меньше жуков погибает зимой из-за более высоких минимальных температур».
Добавьте к этому вызванную климатом засуху, и «все это способствует более частым вспышкам численности жуков», — сказал Сюй.
«Экосистема была фундаментально изменена последствиями изменения климата, — заявил Сюй. — Это означает, что лес не может восстановиться до уровня углерода, существовавшего до мегазасухи».
Во время вспышки миллионы деревьев погибают и начинают высвобождать углерод обратно в атмосферу в результате микробного разложения.
Проблема для углеродного бюджета
Сюй отметил, что для будущего углеродного бюджетирования критически важно учитывать влияние на восстановление лесов, вызванное вспышками численности жуков и другими нарушениями, такими как засуха и пожар. Углеродное бюджетирование включает понимание того, как управлять выбросами углерода для предотвращения катастрофического потепления.
Повышение температуры также усугубляет последствия засухи. «В прошлом трехлетняя засуха оказывала существенное влияние на смертность деревьев, — сказал Сюй. — Но в более теплом будущем двухлетняя засуха может иметь аналогичные последствия».
Роббинс, Сюй и их коллеги смоделировали динамику лесов и жуков на 31 участке, где преобладают сосны в центральной и южной Сьерра-Неваде. Чтобы изучить рост деревьев, восстановление и фоновую смертность, они смоделировали смертность насекомых и фенологию (циклические биологические события), защиту деревьев и атаки насекомых.
Они рассмотрели два периода: 2006–2018 и 2018–2100 годы. Команда использовала данные наблюдений и моделирования для имитации климата для каждого участка за 2006–2018 годы, а для прогнозов на 2018–2100 годы использовались только данные климатических моделей.
Вспышки в Калифорнии и за ее пределами
Работа имеет значение для сосновых лесов за пределами Калифорнии.
«Многие из описанных здесь взаимодействий очень похожи на те, что происходят по всему Западу, где потепление помогает популяциям жуков, а густые леса из ослабленных деревьев будут продолжать испытывать стресс от будущих засух», — сказал Роббинс. «Это увеличит риск вспышек. Наша статья посвящена Калифорнии, но это фундаментальная проблема, и мы ожидаем, что она отразится во многих различных лесах на западе США».
Сюй и Роббинс заявили, что их результаты отражают то, что менеджеры земельных ресурсов знали много лет: перегруженные сосновые насаждения особенно восприимчивы к вспышкам численности жуков. По мере усиления засух управляющим, возможно, придется сокращать плотность леса с помощью активного управления, чтобы смягчить возросший риск.
«Наши данные показывают, что такие упреждающие меры управления могут принести много пользы», — сказал Роббинс.
В связанной статье 2022 года Роббинс, Сюй и их коллеги опубликовали новую модель для оценки риска, который короеды представляют для многих лесных экосистем в условиях изменения климата. Сложив эффекты ослабления защиты деревьев (15–20%) и увеличения популяций короедов (20%), команда определила, что на каждый градус Цельсия потепления будет гибнуть на 35–40% больше сосен от атак жуков.