Мы закачали дополнительный CO₂ в дубовый лес и обнаружили, что в будущем деревья станут “деревяннее”

В этом лесу ученые закачивают в атмосферу дополнительный углекислый газ. Фото: Томас Даунс

Дубовые деревья накапливают больше древесины, когда в атмосфере больше углекислого газа (CO₂). Таков главный вывод нового исследования, проведенного в давно сформировавшемся лесу в Стаффордшире (Англия), который мы превратили в огромный полевой эксперимент, закачав в него дополнительное количество CO₂. После того как мы повысили уровень CO₂ до планетарного уровня в 2050-х годах, деревья стали получать больше CO₂ из атмосферы, и их производство древесины увеличилось на 10 %.

В некотором смысле этот результат обнадеживает. Мы знаем, что увеличение количества CO₂ в атмосфере часто помогает растениям расти больше и быстрее, поскольку фотосинтез захватывает углерод, из которого в основном состоят растения. Однако до сих пор единственное сопоставимое исследование, проведенное в более старом, зрелом лесу (австралийском эвкалиптовом лесу), не выявило никакой связи между повышенным содержанием CO₂ и ростом деревьев. Наша работа показывает, что такая связь действительно существует – по крайней мере, в некоторых обычных широколиственных лесах.

Но более древесные деревья не являются серебряной пулей для решения проблемы изменения климата. Хотя углероду, конечно, лучше находиться в деревьях, чем в атмосфере, где он вызывает глобальное потепление, это не долгосрочное решение. За десятилетия или столетия древесина сгнивает, и углекислый газ снова попадает в атмосферу. Так что в качестве хранилища углерода деревья и отдаленно не похожи на угольные пласты и нефтяные резервуары глубоко под землей.

Проект Бирмингемского института лесных исследований (BIFoR) Face находится в лесу в Стаффордшире, к северу от Бирмингема. Бирмингемский университет / поместье Норбери
Чтобы изучить, как еще большее количество CO₂ в атмосфере повлияет на деревья в будущем, мы использовали метод под названием Free-Air CO2 Enrichment (Face). Она заключается в установке труб высотой с восьмиэтажный дом с подветренной стороны различных участков леса, а затем осторожно выпускать воздух, насыщенный дополнительным CO₂. Затем мы наблюдаем за деревьями, чтобы узнать, оказал ли CO₂ какое-либо воздействие.

Некоторые леса не могут использовать дополнительный углерод

В нашем новом исследовании используются участки 180-летнего дуба черешчатого или «педункулата» (Quercus robur). Эти деревья намного старше тех, что изучались ранее, что позволяет посмотреть, как старовозрастные леса будут вести себя в атмосфере будущего.

Дополнительный CO₂ помогает смоделировать атмосферу, которую мы будем иметь в ближайшем будущем. Фото: Томас Даунс

Разница почти наверняка заключается в питании двух лесов. Для хорошего роста деревьям в лесах необходим баланс азота (N) и фосфора (P), а также множество «микроэлементов». Австралийский лес растет на древней, «сильно выветрившейся» почве, где любой дополнительный фосфор очень дефицитен, поэтому, даже получив «бесплатно» дополнительный запас углерода, деревья не могут использовать его для создания большего количества растительного материала.

В нашем дубовом лесу такого сильного дефицита питательных веществ нет, поэтому в эксперименте более непосредственно проверяется, могут ли деревья использовать новый «бесплатный» ресурс углерода. И, похоже, они могут, особенно для формирования древесины.

Хотя каждый лес так или иначе уникален, наши результаты, вероятно, будут актуальны для многих «широколиственных лесов умеренного пояса» – тех, в которых не бывает ни жарко, ни холодно и которые сбрасывают листья каждый год.

AmazonFace: аналогичный эксперимент вблизи Манауса, Бразилия, находится в стадии строительства. Дадо Галдиери/ AmazonFace

Результаты австралийских исследований, возможно, указывают на то, как деревья будут реагировать на недостаток фосфора в других условиях, например, в тропических дождевых лесах. Ученые в Бразилии начинают аналогичный эксперимент на установке Amazon Face, которая будет введена в эксплуатацию в конце этого года. Это должно добавить еще один важный фрагмент в глобальную картину углеродного баланса лесов, хотя необходимы и другие установки Face в других местах.

Мы искали изменения в других тканях – листьях, тонких корнях и семенах – у деревьев с повышенным содержанием CO₂, но любой дополнительный рост был минимальным и не отличался от погрешностей измерений. В любом случае, эти другие ткани превращаются обратно в атмосферный CO₂ быстрее, чем древесные ткани. Так что повезло, что дополнительный углерод хранится в «более древесных деревьях», поскольку надежды мира на предотвращение катастрофических изменений климата связаны с лесами, компенсирующими использование ископаемого топлива.