Причины устойчивости деревьев к засухам нашли в ЛЭТИ

Исследователи ЛЭТИ установили, что при достаточной увлажненности деревья становятся почти не чувствительными к продолжительным засухам. А специальная математическая модель позволяет прогнозировать их жизнеспособность и оценивать эффективность мероприятий по сохранению экологического баланса.

Почти половину территории России занимают леса. Но глобальное потепление все чаще приводит к продолжительным засухам и негативно влияет на состояние лесных растений. Это прежде всего относится к хвойным породам деревьев, которые очень чувствительны к климатическим изменениям. В нашей стране среднегодовая температура воздуха растет почти в три раза быстрее, чем в мире в целом. Особенно это ощущается в летний период, когда выпадает меньше осадков. В такое время деревьям начинает не хватать влаги в почве, из-за чего их рост и продолжительность жизни сокращается. По этой причине ежегодно южная граница леса смещается в более комфортные для их жизнедеятельности территории — на север, оставляя на своем месте степи. Поэтому ученые ищут эффективные способы повысить устойчивость деревьев к климатическим изменениям.

«Экологи Казанского федерального университета (КФУ) предоставили нам данные, полученные из образцов сосны обыкновенной с территорий Волжско-Камского биосферного заповедника. По ним мы определили зависимость радиального прироста деревьев от локальной увлажненности почв за последние годы с помощью нашего программного обеспечения. Он основан на вычислении специальных показателей — корреляционных метрик, — на различных временных и пространственных масштабах, с учетом замедления климатического отклика»,  — рассказал профессор кафедры радиотехнических систем СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Михаил Игоревич Богачев.

Необходимые образцы сотрудники КФУ собирали в двух местностях Волжско-Камского заповедника, расположенных на территориях с разными климатическими условиями. Первые образцы взяли с деревьев, которые находятся на заболоченной торфяной местности, а вторые — на засушливой. Эти места  выбрали для того, чтобы проверить разницу в реакциях на климатический стресс деревьев, растущих в контрастных условиях. Сотрудники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» использовали мультиспектральную съемку для фиксирования общей растительности леса. С помощью модифицированных методов мультимасштабного корреляционного анализа они оценили взаимосвязь между долгосрочными климатическими изменениями (средней температурой воздуха и индексом серьезности засухи Палмера) и данными о ширине годичных колец с 1900 по 2020 года.

Ученым удалось выяснить, что у деревьев, которые находятся в увлажненной почве прирост проходит медленнее, чем в засушливой. При этом, такие условия ослабляют влияние климатических изменений на продуктивность прироста и продолжительность жизни деревьев.

«Таким образом, результаты наших исследований подтверждают возможность сохранения жизнеспособности и повышения эффективности прироста лесов за счет контроля водного режима почв, что позволит обеспечить сохранение лесных экосистем вблизи южной границы их произрастания, а также в некоторой степени смягчить ее смещение», — отметил Михаил Богачев.

По словам ученого, с использованием разработанных методик в перспективе можно прогнозировать изменения климатических условий и их влияние на жизнеспособность и продуктивность лесных экосистем на различных территориях. Сейчас проводятся исследования, направленные на оценку смещения северной границы ареала хвойных лесов, а также верхней границы распространения деревьев в горных районах на фоне климатических изменений.

Результаты исследования опубликованы в научном журнале Heliyon. Проект выполнен при поддержке Российского научного фонда.