Лианы в тропиках могут делать молнии более смертоносными для лесов

Многие тропические леса сталкиваются с увеличением количества молний и лиан, отчасти из-за глобальных изменений. Этот двойной удар, вероятно, приводит к росту гибели небольших деревьев, что может изменить состав тропических лесов и их способность накапливать углерод. Об этом сообщается в статье в журнале New Phytologist.

Тропические леса ежегодно испытывают 35–67 миллионов ударов молний, и их частота, по-видимому, растёт. Эван Гора, ведущий автор статьи и научный сотрудник Института экосистемных исследований Кэри, объясняет: «Молния — основная причина гибели деревьев и нарушения леса, однако её как фактор изменений изучали недостаточно. Мы хотели понять, почему одни удары молнии убивают больше деревьев, чем другие, и обнаружили, что лианы играют непропорционально большую роль».

Лианы — это древесные лозы с длинными вьющимися стеблями, распространённые в тропиках. В борьбе за солнечный свет они взбираются по деревьям в их кроны. Гора и коллеги обнаружили, что плотность лиан положительно связана с количеством деревьев, погибших или повреждённых молнией. Исследование показывает, что это происходит потому, что лианы, обладающие высокой электропроводностью, служат путём для перемещения электрического тока от больших деревьев к малым.

«Крупные деревья чаще поражаются молнией, — отмечает Гора. — Когда лианы находятся в пологе, они усиливают воздействие удара молнии, что приводит к более серьёзным повреждениям соседних деревьев. Физически соединяя деревья, которые в противном случае были бы разделены, лианы действуют как пусковые провода, доставляя смертельный электрический ток к небольшим деревьям подлеска, которые в ином случае пережили бы удар».

Исследование проводилось в равнинном лесу на острове Барро-Колорадо в Панаме — единственном тропическом лесу, где воздействие молний было систематически оценено. Здесь, по оценкам, молнии ежегодно уничтожают более 16% биомассы деревьев, включая 40–50% самых крупных деревьев. Предыдущие исследования показали высокую вариабельность экологических последствий отдельных ударов молнии: в описанных случаях повреждения составляли от 1 до 116 деревьев, а гибель — от 0 до 65 деревьев.

Новая система обнаружения молний помогла выявить механизмы, лежащие в основе этой вариабельности, и определить, влияет ли наличие лиан на тяжесть повреждений. Были обследованы 78 ударов молнии в районах с нанесёнными на карту лианами; отслеживалось состояние 1921 дерева с явными повреждениями от молнии. Состояние деревьев оценивалось в течение четырёх месяцев после удара и до четырёх раз в течение 23 месяцев после него.

Для 65 ударов команда определила источник электричества для 85% повреждённых деревьев (1434 из 1681). Ими были: (1) физический контакт с лианой, (2) физический контакт с деревом, (3) перекрытие (пробой) от соседней лианы или (4) перекрытие от соседнего дерева. Затем для 22 ударов молнии (569 повреждённых деревьев) была оценена связь структуры леса с тяжестью повреждений.

При высокой плотности лиан повреждения от молнии были более серьёзными, с большим количеством повреждённых или погибших небольших деревьев. Крупные деревья (более 10 см) не показали связи со структурой леса, что указывает на то, что лианы в основном передавали электричество малым деревьям. Это подтверждается наблюдениями за источником тока. Физический контакт с лианами имел сильную положительную связь с количеством повреждённых или погибших деревьев на один удар. Перекрытие от лиан и физический контакт с деревом также имели положительную связь с тяжестью последствий, однако эти связи были слабее, чем в случае прямого контакта с лианой.

Лианы не увеличивали площадь повреждения от молнии, но повышали тяжесть повреждений для соседних деревьев. Гора поясняет: «Похоже, лианы перемещают электричество от крупных деревьев к небольшим деревьям подлеска. Наши полевые наблюдения показывают, что малые деревья повреждаются и гибнут чаще, когда плотность лиан высока и деревья имеют прямой контакт с лозами».

Авторы предупреждают, что в лесах с особенно высокой плотностью лиан, таких как сезонные и молодые тропические леса, может возникнуть положительная обратная связь. Лианы усиливают разрушения от молний, что потенциально приводит к образованию более крупных просветов в пологе, которые становятся очагами регенерации лиан. Это, в свою очередь, усиливает тяжесть будущих ударов молнии. Такая петля положительной обратной связи может иметь серьёзные последствия для динамики конкуренции «лианы–деревья» и углеродного бюджета лесов.

Гора заключает: «Лианы и молнии — два малоизученных явления, чувствительных к глобальным изменениям, — взаимодействуют, определяя выживаемость деревьев. Необходима дальнейшая работа, чтобы определить виды деревьев, которые пострадают больше всего, те, что окажутся устойчивыми, и как это в конечном итоге изменит состав лесов и хранение углерода с течением времени».