Деревья «неправильно» используют солнечную энергию

Горные лесные экосистемы Северной Монголии обладают меньшей самоорганизацией, чем луга и степи, и поэтому более уязвимы для климатических изменений. К такому выводу пришла команда исследователей под руководством заведующего международной лабораторией ландшафтной экологии факультета географии и геоинформационных технологий национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» Роберта Сандлерского. Результаты исследования опубликованы в спецвыпуске журнала «Entropy».

Несмотря на малую площадь — всего порядка 7% территории страны, — леса играют важную роль в жизни Монголии и Байкальского региона. Монгольские леса смягчают суровый континентальный климат, регулируют осадки, речной сток и баланс углерода, а также сохраняют вечную мерзлоту, консервирующую значительные объёмы углекислого газа. Помимо аридизации (осушения земли) и потепления климата (темпы которого для Монголии почти в два раза опережают среднемировые), леса подвергаются и возрастающей антропогенной нагрузке, связанной с увеличением выпаса животных.

- Леса Монголии, находящиеся и без того в непростых климатических условиях, испытывают серьёзный стресс. Для того чтобы его пережить, лесу необходимо активно производить органические вещества, или, иначе, биомассу, включая деревья, кустарники и другие формы растительности. А их производство зависит от эффективности использования солнечной энергии, - пояснил Роберт Сандлерский.

На основе данных космической съёмки с 2013 по 2021 год команда российских и монгольских учёных проанализировала основные аспекты использования солнечной энергии лесными сообществами. Особое внимание было уделено энергии, затрачиваемой на круговорот влаги и производство биологической продукции, также был оценён ряд индексов, характеризующих самоорганизацию, а следовательно, и потенциальную устойчивость растительного покрова к флуктуациям среды.

Исследование показало, что леса Северной Монголии иначе используют солнечную энергию, чем луга или леса в других регионах. Так, лиственничные леса Монголии производят меньше биомассы по сравнению с альпийскими лугами и кедровыми лесами, особенно в летний период. Это делает их более уязвимыми для климатических изменений, и даже малые внешние воздействия, например, перевыпас, могут привести к полной перестройке экосистемы.

По словам исследователя, леса Монголии обладают меньшей самоорганизацией по сравнению с луговыми и степными экосистемами, что ограничивает их способность адаптироваться к новым условиям окружающей среды. В основе этой разницы лежит отличие в стратегиях использования солнечной энергии: травяные экосистемы стремятся увеличить производство биомассы, в то время как леса сосредоточены на поддержании круговорота влаги. Процессы, обеспечивающие водный баланс в лесах, менее зависят от сложной самоорганизации и основаны на более простых термодинамических принципах. Понимание этих процессов позволит определить ключевые моменты, влияющие на монгольские леса, и принять меры для поддержания их здоровья и устойчивости.

Как сообщает НИУ ВШЭ, учёные Монголии последние десятилетия интенсивно разрабатывают программы по охране и восстановлению лесов. Большой вклад в изучение и разработку мер по сохранению экосистем Монголии и Прибайкалья внесли многолетние работы совместной российско-монгольской комплексной биологической экспедиции РАН и академии наук Монголии. Полевые материалы были собраны международной командой исследователей двух полевых сезонов экспедиции в 2021 и 2022 годах.

- Сотрудничество с монгольскими коллегами для нас, с одной стороны, уникальная возможность исследовать труднодоступные и слабоизученные леса, растущие в суровых условиях, а с другой — надежда, что полученные нами результаты в будущем могут быть использованы при конкретных лесовосстановительных мероприятиях, столь необходимых сейчас нашим южным соседям, - заявил руководитель исследования Роберт Сандлерский.