Модель предсказывает изменения в поглощении углерода лесными пологами

Ученый из Службы сельскохозяйственных исследований (ARS) участвовал в проекте по тонкой настройке компьютерных моделей, которые могут указывать, когда лесные "поглотители углерода" становятся чистыми генераторами углерода. Результаты помогут определить эффективность деревьев в компенсации выбросов углерода, способствующих повышению температуры атмосферы и глобальным изменениям климата.

Физиолог растений ARS Эрик Хамерлинк объединился с биологом Университета Рутгерса Кариной Шафер и коллегами из Лесной службы США Кеннетом Кларком и Николасом Сковронски для калибровки модели Canopy Conductance Constrained Carbon Assimilation (4C-A) — компьютерной программы, которая генерирует оценки углеродного баланса для древесных пологов.

Летом 2006 года команда измерила сокодвижение деревьев и газообмен при фотосинтезе на уровне листьев на разных ярусах полога в древостое из дубов и сосен в Нью-Джерсийских Пайн-Барренс. Эти данные использовали для калибровки модели 4C-A, чтобы смоделировать количество углерода, которое лесной полог поглощает и выделяет в атмосферу посредством фотосинтеза и дыхания.

Результаты калиброванной модели — которые оказались в пределах 15% от оценок, полученных тремя другими методами — показали, что среднее сезонное поглощение углерода древостоем составляло около 1240 граммов углерода на квадратный метр площади полога.

Затем ученые использовали модель 4C-A для оценки сезонных скоростей углеродного обмена в 2007 году, когда тот же древостой был полностью лишен листвы на 2–3 недели во время инвазии непарного шелкопряда. Эта вспышка произошла, когда древостой находился на сезонном пике поглощения углерода.

Модель показала, что после того, как непарный шелкопряд закончил питаться, средние скорости поглощения углерода за вегетационный сезон упали на 25% — примерно до 940 граммов углерода на квадратный метр площади полога. Это снижение означало, что древостой перестал быть чистым поглотителем углерода — в итоге он стал выделять в атмосферу больше углерода, чем поглотил.

По данным Лесной службы США, леса США ежегодно поглощают и накапливают около 750 миллионов метрических тонн углекислого газа. Управление лесными ресурсами для оптимизации связывания углерода имеет важное значение для смягчения последствий изменения климата.

Результаты этой работы были опубликованы в журнале Global Change Biology.