Жара: почему британские деревья сбрасывают ветви и умирают

Британские деревья с трудом выживают в условиях аномальной жары. Леса, подобные этим, скорее всего, пострадают. Фото: Billy Stock/Shutterstock

Если вы посетите Королевские ботанические сады Кью, расположенные на окраине Лондона, вы увидите ярко раскрашенный скелет мертвого дуба. Это дерево, известное как дуб, пострадавший от изменения климата, погибло во время жары 2022 года. Вместо того чтобы удалить его, Кью оставили на месте как напоминание о том, что изменение климата уже наносит ущерб деревьям Великобритании.

Жара 2022 года уничтожила 400 деревьев в Королевских ботанических садах Кью , и, согласно прогнозам, к 2090 году до 50% из существующих 11 000 деревьев Кью могут оказаться уязвимыми для изменения климата .

Похожая ситуация наблюдается по всей Великобритании. Взрослые деревья сбрасывают ветви во время сильных жарких дней, их кроны сохнут , а некоторые и вовсе отмирают. Хотя эти изменения могут казаться внезапными, зачастую это последние видимые признаки гораздо более длительного процесса упадка , который происходил внутри дерева.

Проблема заключается не только в высоких температурах, но и в том, что сочетание экстремальной жары и засухи, которое все чаще называют «жаркой засухой» , приводит к тому, что деревья оказываются за пределами своих возможностей .

Дуб в Королевских ботанических садах Кью в Лондоне, изменивший свой облик, погиб из-за сильной жары. Фото: Джефф Иден/RBG Kew

Деревьям трудно сохранять прохладу.

Чтобы понять, почему волны жары так вредны для деревьев, нужно осознать, как деревья охлаждаются. Когда вода поглощается корнями, она перемещается по ксилеме (сети микроскопических трубок, переносящих воду от корней к листьям), где испаряется через устьица (крошечные поры на поверхности листа). Это охлаждает листья примерно так же, как потоотделение охлаждает человека .

• Эта система охлаждения хорошо работает, когда вода находится в свободном доступе. Яркий пример можно увидеть на примере тополя Фремонта ( Populus fremontii ), который часто встречается вблизи рек. Это дерево использовало этот процесс, чтобы поддерживать температуру своих листьев на 2–5 °C ниже, чем температура окружающего воздуха, во время рекордной жары в Аризоне в 2023 году, даже когда температура воздуха превышала 48 °C .

По мере повышения температуры воздуха атмосфера быстрее забирает воду из листьев, и этот процесс ученые-ботаники называют дефицитом давления пара . Одновременно с этим, сухая почва затрудняет восполнение этих потерь корнями, что приводит к усилению водного стресса у деревьев и ограничивает их способность поддерживать нормальные физиологические функции .

Закрывая устьица, деревья сохраняют воду. Но это, в свою очередь, ограничивает поглощение углекислого газа, замедляя фотосинтез и снижая выработку сахаров, необходимых для роста, восстановления и защиты от вредителей и болезней . Когда устьица открыты, это позволяет продолжать охлаждение, но происходит ценой нерациональной потери воды.

У каждого листа есть температурный предел, за которым его способность к фотосинтезу необратимо нарушается. Поэтому выживание во время жары зависит от поддержания достаточного испарительного охлаждения, чтобы оставаться ниже этого порога , хотя этот запас прочности, как известно, исчезает на удивление быстро. Недавнее исследование тополей показало, что всего 72 часов снижения влажности почвы и доступа к воде достаточно, чтобы нарушить охлаждение листьев. Листья, которые ранее оставались холоднее окружающей температуры воздуха, стали нагреваться сильнее самого воздуха, достигая температур, повреждающих фотосинтезирующие ткани.

Почему падают ветки

В условиях затяжной жары проблемы часто распространяются не только на листья. При постоянном натяжении воды в ксилеме, когда запасы воды сокращаются, в ксилеме начинают образовываться крошечные пузырьки воздуха, известные как эмболии, в процессе, называемом кавитацией. Это приводит к закупорке, препятствующей транспортировке воды . В конечном итоге, если таким образом закупоривается достаточное количество сосудов ксилемы, дерево испытывает гидравлический сбой, и вода больше не может эффективно достигать кроны. Это приводит к отмиранию ветвей или целых участков кроны.

Некоторые деревья фактически жертвуют частью своей кроны, уменьшая потребность в воде для поддержания жизни основного ствола. Эта стратегия известна как гидравлическая сегментация и помогает объяснить, почему, казалось бы, здоровые деревья могут терять значительное количество ветвей во время длительной жаркой погоды.

Деревья могут продолжать страдать еще долго после окончания жары, поскольку экстремальные погодные условия истощают общие запасы углеводов и снижают потенциал роста. Эти последствия могут сохраняться годами, делая деревья менее устойчивыми к следующей засухе. Таким образом, дерево может пережить одно исключительно жаркое лето, чтобы затем погибнуть за другим, поскольку стрессы накапливаются со временем . Деревья, испытывающие недостаток воды, также становятся более уязвимыми для насекомых-вредителей, а также грибковых и бактериальных заболеваний, поскольку у них меньше ресурсов для защиты от нападения .

Британские деревья эволюционировали в условиях относительно прохладного и влажного лета, и температура выше 40°C до недавнего времени была неслыханной. Сейчас многие из них подвергаются воздействию климатических условий, значительно отличающихся от тех, в которых они эволюционировали. Исследования, проведенные после европейской жары 2003 года, показывают, что уязвимость зависит не только от того, насколько жарко станет, но и от того, насколько хорошо виды могут адаптироваться к местным условиям . По мере того как волны жары становятся все более частыми, многие традиционные виды могут все чаще оказываться за пределами своей климатической зоны комфорта.

В июне 2026 года по всей Европе были зафиксированы рекордные температуры.Что может помочь?

К счастью, существует несколько практических шагов, которые могут помочь, особенно молодым и более восприимчивым деревьям. Периодический глубокий полив гораздо эффективнее частого поверхностного полива, поскольку он стимулирует корни расти глубже в почву, где влага дольше сохраняется.

Мульчирование, создание толстого слоя древесной щепы или компоста, снижает скорость испарения влаги с поверхности почвы, регулирует температуру почвы и, по мере разложения, улучшает структуру почвы и ее влагоудерживающую способность. Почвы с высокой концентрацией органических веществ могут более эффективно поглощать воду/дождь, что способствует развитию более устойчивой корневой системы.

Для повышения устойчивости зрелых лесных массивов к будущим волнам жары потребуются новые стратегии управления. Следует рассмотреть возможность увеличения видового разнообразия лесных насаждений, снижения концентрации деревьев в засушливых районах и посадки видов, лучше приспособленных к будущим климатическим условиям . Большее видовое разнообразие способствует повышению устойчивости к жаркой погоде.

Многие из старых деревьев в Великобритании растут уже столетиями – возможно, это наиболее эффективные способы их защиты в будущем.