Всего несколько дней в году определяют прирост деревьев в умеренном поясе

На фото: Рис. 1. Точечный дендрометр на стержне для измерения непрерывного изменения радиуса стержня с микрометрическим разрешением. Данные предоставляют информацию о росте деревьев и водном балансе. (Фото: Роман Цвайфель, WSL)

Повышение температуры в умеренном поясе Европы продлевает вегетационный период, что теоретически может положительно сказаться на росте лесов. Однако исследование, проведенное Швейцарским федеральным исследовательским институтом WSL, показывает, что деревья вообще растут в течении небольшой части вегетационного периода. Таким образом, теплые дни весной и осенью вряд ли могут способствовать образованию древесины, которая важна для будущей способности лесов поглотить углерод.

Понимание того, как деревья растут в зависимости от температуры, наличия воды и условий освещения, имеет решающее значение для улучшения прогнозов способности лесов поглотить углерод. В новом исследовании, опубликованном в журнале Ecology Letters, исследователи WSL и их международные соавторы пошли еще дальше и количественно оценили не только то, как, но также когда и почему деревья растут в течение года.

Они использовали данные о ежедневном росте, которые автоматически измерялись в течение восьми лет на 160 деревьях растущих га 47 участках, распределенных по всей территории Швейцарии. Все семь видов деревьев образовали новые клетки древесины за несколько дней. В целом деревья росли все быстрее весной, пик роста приходился на апрель-июнь, а перед летним солнцестоянием наблюдался резкий спад. В исследовании изучался вопрос, почему количество дней с ростом так мало.

Показатели роста дерева зависят всего от нескольких дней.

Результаты показывают, что только небольшая часть вегетационного периода (от 12% до 30%) фактически используется для годового прироста. Из 365 дней в году в умеренных широтах около 250 дней считаются вегетационным периодом, и из них только в течении 90-120 дней происходит рост деревьев. Анализ показал, что фактическое число дней в течении которых наблюдался рост деревьев ещё меньше.

«Было удивительно, что все семь исследованных видов деревьев росли в среднем всего от 29 до 77 дней в году», – комментирует София Эцольд, биолог из WSL в Бирменсдорфе и ведущий автор исследования. Период роста пихты белой был наибольшим а сосны наименьшим. У ели наблюдались самые высокие дневные темпы роста (25 мкм / день), но средняя продолжительность роста составляла всего 43 дня в год.

Более длительный вегетационный период не означает большего роста

Чем больше прирост древесины, тем больше углерода дерево способно улавливать из воздуха. Новое исследование показывает, что продолжительность вегетационного периода почти не влияет на прирост древесины. Более того, раннее начало (до апреля) и позднее окончание (после октября) периода вегетации, как правило приводит к уменьшению годичного прироста. «Это важный вывод в контексте роста концентрации CO2 и глобального потепления», – подчеркивает Роман Цвайфель, глава измерительной сети TreeNet, из которой поступают данные. Глобальное потепление действительно увеличило вегетационный период, в течении которого деревья в умеренных зонах имеют достаточные условия для роста. Однако это преимущество не может компенсировать негативное воздействие жары и засухи в течение периода с апреля по июнь, когда наблюдается реальный рост деревьев.

Продолжительность дня и влажность больше всего влияют на рост деревьев

Есть много свидетельств того, что деревья в зонах с умеренным климатом следуют внутренним часам, которые сокращают рост примерно после летнего солнцестояния (21 июня), даже когда внешние условия все еще хороши. «Мы предполагаем, что уменьшение продолжительности дня действует как сигнал для деревьев, чтобы завершить радиальный прирост и отдать приоритет другим процессам (например, одревеснению вторичных клеточных стенок, формированию плодов, почек или резервов), чтобы подготовиться к зиме», объясняет София Эцольд. У всех изученных видов годовая продолжительность светового дня определяет временное окно для роста. Однако внутри этого окна наличие влаги в воздухе и почве имеет решающее значение для роста деревьев. Если воздух или почва слишком сухие, рост ствола тормозится.

Малое число дней роста – и проклятие, и благословение

Это исследование показывает, что плохие условия роста, например, засуха и жара в период с апреля по июнь, вряд ли могут быть компенсированы позже. Потери роста в этот период, не компенсируется до конца года и фиксируются в виде более узкого годичного кольца. Обычно это влияет на хвойные деревья больше, чем на лиственные, так как первые начинают формировать древесину примерно на 30 дней позже и, таким образом, имеют более короткий период оптимального роста. Таким образом, ели на более низких и более засушливых возвышенностях вряд ли будут иметь шанс при текущей климатической тенденции. Однако на более высоких отметках более теплые условия могут помочь лучше соответствовать оптимальному временному окну роста, поскольку было показано, что низкие температуры задерживают начало роста.

Для показателей поглощения углерода лесами в будущем общая продолжительность вегетационного периода менее важна, чем сохранение ременных окон с хорошими условиями роста. Как недавно сообщалось в другом исследовании WSL, для клеточного деления особенно влажные ночные часы. Таким образом, есть надежда, что нескольких влажных ночей будет достаточно для ежегодного роста древесины даже в более сухих условиях.

Рис. 3: Средний дневной рост (левая панель) и количество дней роста в году характеризуют производительность семи исследованных видов деревьев. Для большого роста стебля в год особенно важно большое количество дней роста (рисунок: Роман Цвайфель, WSL).

Оригинальная публикация

• Etzold, S., Sterck, F., Bose, AK, Braun, S., Buchmann, N., Eugster, W., et al. (2021) Количество дней роста, а не продолжительность периода роста определяет рост радиальных стволов деревьев умеренного пояса. Письма в экологию , 00, 1–13. doi.org/10.1111/ele.13933