В некоторых прибрежных районах акры мертвых деревьев свидетельствуют о наступлении соленой воды. Автор: ЛиЭнн Хааф
Солнечный свет проникает сквозь полог сосен, падуба, амбрового дерева и красного клена, а вдалеке раздаются птичьи крики. Эти прибрежные леса могут показаться похожими на другие леса Средней Атлантики, но в них таится скрытый вызов. Возвышаясь рядом со своими соседями-солеными болотами, где ветер разносит резкий запах сульфидной морской воды, эти деревья — не просто часть ландшафта, они — живые памятники быстро меняющейся окружающей среде.
По мере повышения уровня моря будущее этих лесов остается неопределенным. В то время как прилегающие солончаки могут адаптироваться к наступающим водам, деревья, уязвимые к участившимся затоплениям соленой водой, сталкиваются с более мрачной перспективой. Кроме того, температура повышается, а режим осадков меняется. Как долго лес сможет выдерживать давление меняющегося климата? Когда он, наконец, поддастся приливу?
Приливы
Прибрежные леса занимают низменные земли чуть выше уровня моря, расположенные рядом с приливными болотами. Будучи низкими и близкими к приливным каналам, эти леса могут быть затоплены соленой водой, что может происходить несколько раз в год или только во время самых сильных штормов. Однако по мере повышения уровня моря граница между сушей и морем продвигается вверх по склону, что приводит к более частым наводнениям.
Приливные болота динамически наращивают высоту или мигрируют вверх по склону, сохраняя свои позиции относительно наводнений. Леса, однако, гораздо менее адаптивны. Вдоль нижних краев отдельные деревья начинают умирать, заставляя лес отступать, пока то, что остается, не становится кладбищем мертвых деревьев, известным как «лес-призрак».
Когда деревья в прибрежных районах умирают, остается кладбище мертвых деревьев, известное как «лес-призрак». Солеустойчивые болотные растения укореняются и образуют зеленый ковер под остатками некогда процветающего леса. Автор: ЛиЭнн Хааф
Здесь солеустойчивые болотные растения, такие как гладкая спартина (Spartina alterniflora), укореняются и образуют зеленый ковер под остатками некогда процветающего леса. Этот сдвиг выгоден для приливных болот, позволяя им расширяться даже перед лицом эрозии или других угроз, но он происходит за счет прибрежного леса.
Суровая реальность этого перехода уже очевидна во многих прибрежных районах, где акры мертвых деревьев стоят как свидетельство наступления соленой воды. Отступление прибрежных лесов может привести к потере биоразнообразия и, возможно, секвестрации углерода; если ничего другого, это представляет собой потерю критического буферного пространства между землей и морем.
Уклон земли играет роль в определении того, куда эти леса отступают, но изменчивости достаточно, чтобы заставить землеустроителей задаться вопросом: куда отступят леса и где их место займут приливные болота? Проактивное управление имеет первостепенное значение, поскольку как только деревья начнут умирать, менять их судьбу, скорее всего, будет слишком поздно.
Чтобы предвидеть эти изменения, важно понимать тонкости, которые происходят перед гибелью дерева. Сигналы стресса можно почерпнуть из того, насколько хорошо растут деревья по мере увеличения наводнений, повышения температуры и изменения характера осадков. Эти сигналы указывают на то, какие условия могут в конечном итоге привести к гибели дерева, и в зависимости от других характеристик леса, где прибрежные леса более уязвимы для отступления.
Исследователи изучили возможные последствия изменения климата для прибрежных лесов. Автор: ЛиЭнн Хааф
Годичные кольца деревьев показывают весьма специфичные эффекты повышения уровня моря
Исследование, опубликованное в Frontiers in Forests and Global Change, углубилось в это с помощью дендрохронологии, анализа годичных колец деревьев, для изучения взаимосвязей между наводнениями, климатическими переменными и условиями, специфичными для конкретного участка.
Дендрохронология позволяет нам понять условия, в которых деревья процветают или борются, с более узкими кольцами роста, указывающими на периоды стресса. Традиционно для изучения этих взаимосвязей использовались простые корреляции, но исследователи применили другой метод: линейную регрессию с градиентным усилением.
Этот подход машинного обучения может раскрыть сложности, которые корреляции могут упустить, такие как нелинейные закономерности роста в спектре условий окружающей среды. Они применили этот метод на четырех участках с тремя видами деревьев, распространенными в прибрежных лесах в Нью-Джерси и Делавэре: сосна ладанная, сосна камчатская и американский падуб.
«Лес-призрак» может быть результатом затопления прибрежных лесов соленой водой. Автор: ЛиЭнн Хааф
Исследователи выдвинули гипотезу, что повышение уровня моря приведет к снижению роста среди видов. Однако результаты оказались гораздо более неоднозначными. Влияние повышения уровня моря на рост деревьев варьировалось в зависимости от температуры, осадков и местоположения. На одном участке они обнаружили, что американский падуб рос лучше, когда уровень воды зимой был выше. Сосны ладанного дерева оказались уязвимыми к уровню воды осенью.
Они также наблюдали частые нелинейные реакции роста, рисуя более сложную картину того, как эти леса реагируют на повышение уровня моря и изменение климата. Команда также проанализировала, указывают ли результаты с градиентным усилением на то, что деревья будут чувствовать себя лучше или хуже при прогнозируемых изменениях температуры, осадков и уровня воды. Результаты выявили несколько последовательных моделей, подчеркивая влияние видов и факторов, специфичных для участка, на общую уязвимость.
Учимся управлять прибрежными лесами
Прежде чем деревья достигнут точки невозврата, воздействие изменений окружающей среды на их рост будет совсем не простым. В некоторых случаях изменение климата может даже повысить устойчивость к возросшим наводнениям. Например, сосна ладанная, расположенная в самой северной точке своего распространения в исследуемых местах, может выиграть от более теплых зим, возможно, компенсируя часть стресса, вызванного наводнением.
-
Дендрохронологию можно использовать для датирования колец деревьев до точный год, когда они были сформированы на дереве. Кредит: Сандра Кросс
-
Доктор ЛиЭнн Хааф (на фото) и ее коллеги использовали дендрохронологию, анализ годичных колец деревьев, для изучения взаимосвязи между наводнениями, климатическими переменными и условиями, характерными для конкретного участка. Автор: Сандра Кросс
Аналогично американский падуб показал заметно различающиеся результаты между двумя участками, возможно, из-за различий в доступности влаги. Эти и другие факторы, вероятно, способствуют изменчивости того, как и когда конкретные прибрежные леса будут отступать в ответ на повышение уровня моря.
В целом, последствия изменения климата и увеличения частоты наводнений для прибрежных лесов являются сложными и часто нелинейными, что подчеркивает необходимость в тонких стратегиях управления лесами.
В будущем подобные дендрохронологические исследования могут служить ценными инструментами для оценки уязвимости прибрежных лесов к изменению климата и повышению уровня моря. Результаты исследования группы направлены на информирование об усилиях по управлению земельными ресурсами, помогая найти баланс между сохранением прибрежных лесов и приливных болот с учетом растущего давления изменения климата и повышения уровня моря.
Дополнительная информация: ЛиЭнн Хааф и др., Условия роста видов деревьев относительно изменения климата и повышения уровня моря в низколежащих прибрежных лесах Средней Атлантики, Границы в лесах и глобальные изменения (2024). DOI: 10.3389/ffgc.2024.1362650
Предоставлено Frontiers
