18/08/2024
0Экстремальные волны тепла усиливаются. Когда они становятся критическими для лесных деревьев? Жарким летом 2023 года исследовательская группа под руководством Швейцарского федерального института исследований леса, снега и ландшафта (WSL) и Швейцарского федерального технологического института Лозанны (EPFL) исследовала это явление в Швейцарии, на юге Франции и в Испании.
Леса могут перегреваться при экстремальных температурах – и достигать температуры, которая может оказаться смертельной. Алиса Готей и команда из WSL и EPFL получили возможность исследовать это явление во Франции летом 2023 года: на участках леса из дуба холмского ( Quércus ílex или Дуб каменный) термометр поднялся почти до 50 градусов Цельсия, что стало самой высокой температурой из когда-либо измеренных там. Они хотели проследить, как температура под пологом меняется в течение дня и лета.
Команда использовала беспилотники с установленными на них инфракрасными тепловизорами. Они летали над лесами в Швейцарии, Франции и Испании в жаркие дни и регистрировали температуру верхнего слоя листьев. Исследователи также измеряли фотосинтез и потерю воды в листьях на ветвях в верхушках деревьев. Поскольку высота сидячих дубов (Quercus petraea) в Базельской Юре достигает 30 метров, исследователи использовали подъемный кран, чтобы добраться до верхушек деревьев. Во Франции для измерения дуба остролистного (Quercus ilex) использовались строительные леса. В Испании никаких вспомогательных средств не понадобилось: дубы Кермеса (Quercus coccifera) в естественных условиях вырастают до высоты не более 1,5 метров.
Лес Холмских дубов на юге Франции до и во время жаркого лета 2023 года (Фото слева: Жан-Марк Лимузен). Жара 2023 года (Фото справа: Жан-Марк Лимузен)
Температура листьев достигает 50 градусов
Результаты показывают, что дубы могут выдерживать удивительные температуры. «Листья в верхней части полога достигали температуры до 50 градусов Цельсия в августе, что просто невероятно, – говорит руководитель исследования Шарлотта Гроссиорд, лесной эколог из WSL и EPFL. И это при температуре воздуха «всего» около 40-42 градусов».
Как дубы выжили в знойной жаре? Вероятно, их спасла чрезвычайная жароустойчивость. Исследователи оценивали ее, подвергая листья воздействию высоких температур в водяной бане. При этом они измеряли, как тепло разрушает фотосинтетическую активность в клетках. «Мы увидели, что критические температуры начинаются только почти при 50 градусах Цельсия», – говорит Гроссиорд. Дубы во Франции и Испании могут выдерживать температуру листьев до 51 и 53 градусов Цельсия соответственно, а сидячие дубы в Швейцарии – даже до 59 градусов Цельсия.
То, что они редко достигали этого уровня, вероятно, связано с другим процессом: как показали измерения, листья всегда теряли немного воды. В жаркую погоду деревья действительно закрывают поры на нижней стороне листьев, через которые они поглощают и выпускают газы. Но немного воды пассивно испаряется через поверхность листьев. Оба процесса, активный и пассивный, играют определенную роль, говорит Гроссиорд. Они охлаждали листья в достаточной степени. Только самые открытые листья в верхней части полога стали коричневыми и сухими.
По словам Гроссиорда, жароустойчивость этих дубов гораздо выше, чем у некоторых хвойных деревьев, ранее исследованных в Швейцарии. Однако структура их полога с тонкими иголками и редкими ветвями не допускает таких высоких температур внутри хвои, как показали предыдущие эксперименты команды в лесу Пфинвальд в Вале.
Тепловые изображения верхушек деревьев в самое жаркое время суток в Испании (вверху) и Франции (внизу). Желтый цвет и желтый цвет показывают самые высокие температуры – в Испании это земля, а во Франции – верхушки деревьев. (Фото: Alice Gauthey)
Лиственные деревья менее теплоустойчивы
Полученные результаты свидетельствуют о том, что лиственные деревья будут страдать во время более частых тепловых волн. «Некоторые виды, вероятно, достигнут своего предела, если жара станет более экстремальной», – говорит Гроссиорд. Это уже проявилось в Швейцарии летом 2018 года, когда многочисленные буковые деревья засохли на плохо сохраняющих влагу почвах. Очень важно понимать, что означает, когда засуха усугубляется очень высокими температурами, подчеркивает Гроссиорд. Максимальная жароустойчивость деревьев из прохладных регионов, таких как Скандинавия, составляет всего 35 градусов по Цельсию, в то время как некоторые тропические растения могут выдерживать почти 60 градусов.
По словам Гроссиорда, в сельском хозяйстве уже используется множество методов, позволяющих предотвратить перегрев растений. Например, инфракрасные камеры, отслеживающие температуру поверхности полей, используются для определения необходимости орошения культур. В лесном хозяйстве технологии дистанционного зондирования пока еще новы. «Наше исследование показывает, что мы также можем использовать беспилотники или спутники, например, для обнаружения ранних сигналов теплового стресса в лесах».
Дубовый лес Кермес в Испании. (Фото слева) Устройство Licor в дубовом лесу Кермес (Валенсия). (Фото справа) Автор: Шарлотта Гроссиорд
Строительные леса на верхушках деревьев в насаждениях каменного дуба на месте исследований на юге Франции (Монпелье). (Фото: Элис Готи)
Ниже оригинальная статья для просмотра и скачивания.
