Адаптация лесов к засухе в Европе – практические стратегии

Ожидается, что экстремальные засухи станут более частыми и сильными. Вместе с повышением температуры они будут ослаблять деревья, угрожая существованию сами лесных экосистем и тех услуг, которые они представляют. Масштабное отмирание и гибель деревьев в результате засухи уже зафиксированы по всему миру. В связи с масштабом и динамикой усыхания, возникает острая необходимость в разработке более эффективных стратегий по адаптации лесов к засухам, повышению их устойчивости и сопротивляемости.

На втором вебинаре FoRISK по теме засухи “Адаптация лесов к засухе в Европе – практические стратегии” FOREST EUROPE в сотрудничестве со Швейцарским федеральным институтом исследований леса, снега и ландшафта (WSL) продолжает изучать меры, которые мы можем принять на региональном, национальном или международном уровне для поддержки европейских лесов в адаптации к засухе, предоставлять практические рекомндаци по реализации этих мер и объяснять научные основы этих рекомендаций.

Экстремальная засуха в Центральной Европе в 2018 году: Ее влияние на буковые леса и их восстановление

Первый доклад Ансгара Кахмена, профессора физиологической экологии растений и заведующего кафедрой экологических наук Базельского университета (Швейцария), был посвящен результатам его исследования экстремальной засухи в Центральной Европе в 2018 году и ее разрушительного воздействия на лесные деревья. В частности, обсуждалась уязвимость к засухе и возможность восстановления после неё европейского бука. Прежде всего, профессор объяснил, что 2018 год нельзя считать изолированным событием, он является частью траектории перехода к более жаркому и сухому климату. Шесть из девяти самых жарких летних периодов за последние 120 лет пришлись на последнее десятилетие.

С 1980-х годов наблюдается увеличение потребности в испарении из атмосферы, сопровождающееся постепенным ухудшением состояния деревьев. У буковых деревьев стало заметно растущее повреждение кроны, которое стало еще более сильным после экстремальных 2003 и 2018 годов. Измерения гидравлической проводимости, проведенные в 2018 году, показали, что сосудистый транспорт в буковых деревьях был снижен или прерван на 80 %, что привело к уменьшению кроны. Более высокая восприимчивость бука по сравнению с дубом или кленом объясняется различиями в глубине корневой системы этих пород деревьев: у бука неглубокая корневая система, и он первым испытывает недостаток воды.

А как насчет восстановления? Тяжелые симптомы дефолиации полога проявились и на следующий год, весной 2019 года, и в последующие годы. Было обнаружено, что гидравлическая проводимость не восстановилась в ветвях с симптомами, а количество неповрежденных проводящих тканей (или площадь ксилемы) напрямую связано с площадью листьев на ветвях. Засуха приводит к частичной и необратимой потере гидравлической проводимости, и без полноценного полога риск гибели деревьев возрастает. Он завершил свое выступление призывом к разуму и указал, что, учитывая непрекращающуюся тенденцию к новому, более теплому климату, нам лучше изучать потенциал акклиматизации и адаптации древесных видов к будущему климату, а не пытаться понять потенциал их восстановления к климату, характерному для прошлого.

Как выбрать адаптированные к климату породы и композиции деревьев для будущих смешанных лесных насаждений

Вебинар продолжился выступлением Хайди Дёббелер, ученого-лесовода Северо-Западной немецкой лесной исследовательской станции (NW-FVA), работающего в отделе “Рост леса” над разработкой инструмента поддержки принятия решений для владельцев гессенских лесов. Проект “Карты климатических рисков и типов развития лесов как улучшенная консультационная основа для решения новых задач для владельцев гессенских лесов” является частью комплексного плана защиты климата и финансируется министерством земли Гессен в Германии в сотрудничестве с государственными лесами и Немецкой ассоциацией владельцев лесов.

В Гессене ожидается повышение температуры с 15,4 до 17,3 °C, что приведет к увеличению испаряемости, но при этом продлит вегетационный период. В сочетании с уменьшением количества осадков в летний период это окажет негативное влияние на климатический водный баланс и, следовательно, на количество воды, доступной для растений в течение вегетационного периода. Помимо этих региональных климатических данных, информация о свойствах почвы является необходимым условием для расчета водного баланса конкретного участка, который является важным показателем стресса от засухи для деревьев при будущих климатических условиях на данном лесном участке в Гессене.

На следующем этапе виды деревьев и их потенциальная роль в будущем были распределены по категориям в соответствии с их устойчивостью к засухе в зависимости от водного баланса участка. Категории были определены как ведущие, смешанные, сопутствующие или исключенные виды деревьев. Например, даже если в будущем у европейского бука возникнут проблемы в Гессене и его распространение будет ограничено, он все равно останется частью леса. Рекомендации по типам развития лесов (FDT) для смешанных лесов были составлены путем пересечения экограмм ведущих и смешанных древесных пород. Например, дубово-буково-грабовый ПЛТ состоит из 80-60 % дуба, 20-10 % бука и 10 % сопутствующих других пород. Определены 32 FDT, которые содержат информацию о методах управления, социально-экономическом потенциале и близости к природе. Каждый владелец леса в Гессене получает рекомендации по конкретным участкам и может получить свободный доступ к информации через веб-портал или мобильное приложение. Если предположить, что возмущения имеют видовую или структурную специфику, то противодействие им со стороны смешанных, адаптированных к местности и структурно богатых лесов снизит восприимчивость лесов и, наоборот, повысит их стабильность и устойчивость.

Потенциал прореживания для повышения засухоустойчивости

С докладом выступила Юлия Шварц, работающая в Швейцарском федеральном исследовательском институте в качестве научного сотрудника по вопросам лесоводства и изменения климата и эксперта в области экологии и управления лесными экосистемами. Она рассказала о том, может ли прореживание служить стратегией адаптации к засухе. В то время как долгосрочные подходы к адаптации направлены на создание структурно и видово богатых смешанных лесов в будущем, краткосрочные и среднесрочные подходы к адаптации должны работать с существующим древостоем, и прореживание может быть одним из способов адаптации к стрессу от засухи.

Прореживание уменьшает количество деревьев на площади и тем самым способствует росту и жизнеспособности оставшихся деревьев за счет снижения конкуренции за природные ресурсы, такие как свет, вода и питательные вещества. Режимы прореживания могут различаться по интенсивности, частоте, возрасту деревьев и применяемому типу (например, прореживание кроны). Было установлено, что краткосрочное воздействие на уровне древостоя варьирует от положительного влияния на водный баланс из-за уменьшения количества деревьев и площади листьев, снижения испарения и повышения влажности почвы до отрицательного влияния из-за усиления роста подлеска, увеличения солнечной радиации и повышения испарения почвы. На уровне деревьев деревья имеют больше пространства, увеличивается рост тонких корней, при этом транспирация не изменяется или увеличивается. В среднесрочной перспективе было обнаружено, что деревья увеличивают свои кроны, общую корневую систему, способность к извлечению воды и скорость роста. На уровне древостоя это означает, что эвапотранспирация после прореживания снижается лишь на короткий период времени, после чего она возвращается к уровню до прореживания.

Но могут ли преимущества прореженных древостоев перевесить недостатки не прореженных древостоев во время засухи? Каковы последствия для роста деревьев во время и после засухи? Однозначный ответ: прореживание может смягчить вызванное засухой снижение роста и смертность благодаря более высокой доступности почвенной воды и способности к ее извлечению во время умеренной засухи, в то время как деревья в более густых древостоях испытывают засуху раньше и в более экстремальных условиях. Но во время экстремальных событий, когда почвенная вода истощена, прореживание не будет иметь никакого эффекта. Эффект прореживания сильно зависит от силы засухи. В заключение своего выступления она порекомендовала проводить регулярные умеренные прореживания, которые будут способствовать снижению темпов роста и смертности во время умеренных засух.

Сосна и омела – взгляд из Польши и Швейцарии

В завершение презентации выступили Андреас Риглинг, профессор кафедры роста лесов ETH Zurich и Швейцарского федерального исследовательского института, с докладом “Влияние омелы на производительность шотландской сосны в условиях засушливого будущего” и Войцех Кендзиора, доцент Института лесных наук Варшавского университета наук о жизни, с докладом “Проблема омелы в Польше”.

Омела – гемипаразитическое растение, известное тем, что использует запасы воды хозяина для собственного фотосинтеза. При росте на процветающем растении-хозяине их возраст может достигать 30 лет. В Центральной Европе известным деревом-хозяином является шотландская сосна. На дереве-хозяине инфекция вызывает снижение скорости роста ветвей, уменьшение длины и опадение хвои, а также оказывает иные негативные воздействия, вплоть до нарушения архитектуры кроны и её ассимиляционной способности.

Но что делать, если водный баланс дерева подвергается дополнительной нагрузке из-за засухи? В то время как деревья способны сократить потерю воды, закрывая свои стоматы во время засухи, омела продолжает пропускать воду, тем самым увеличивая стресс дерева от засухи. С увеличением количества инфекций различия в росте усугубляются, вызывая дефолиацию, снижение роста и уменьшение ассимиляции углерода до 80 %, и, наконец, значительно повышая риск гибели деревьев в сочетании со стрессом от засухи.

Положительным моментом является то, что омела не только косвенно способствует изменению структуры и видового состава лесов в долгосрочной перспективе, но и непосредственно улучшает доступность питательных веществ в почве благодаря своей богатой питательными веществами подстилке.

В Польше омела только недавно привлекла к себе повышенное внимание, и только в 2015-18 годах она стала восприниматься как серьезная проблема. Чтобы оценить масштабы заражения лесов, были начаты программы наземного мониторинга, но вскоре выяснилось, что они сильно занижают реальную численность инфекции на деревьях. Большинство омел растут в середине дерева, что не видно с земли. По наблюдениям, омела предпочитает старые насаждения, насаждения с низким плодородием почвы, высокие деревья с разреженными кронами и чаще появляется на опушках леса. Большие надежды возлагаются на использование беспилотников в программах инвентаризации, но на самом деле доступно лишь несколько вариантов управления. В то время как обрезка, прореживание или сплошные рубки сулят лишь ограниченный успех, долгосрочные стратегии будут основываться на восстановлении лесов с более разнообразным составом древесных пород. Необходимы более широкие дискуссии между владельцами лесов, лесопромышленниками, руководством и общественностью, а также трансграничное общение.

Трансграничная коммуникация и обмен опытом станут основной деятельностью будущего FoRISK. Этот вебинар дал представление о будущем FoRISK в действии, способствующем трансграничному обмену и сотрудничеству.

Запись мероприятия можно найти здесь: