Дослідники з Вермонтського університету виявили, що повалені дерева у водних потоках накопичують значні обсяги вуглецю, причому цей процес інтенсивніший у старовікових лісах, що відкриває новий погляд на роль прибережних лісових екосистем у протидії кліматичним змінам.
Недооцінений резервуар вуглецю
Роль живих дерев у поглинанні вуглецю добре відома. Проте вплив мертвої деревини, особливо у водних екосистемах, залишався малодослідженим. Дослідницька група з Вермонтського університету вирішила заповнити цю прогалину.
Старовікові ліси зберігають у чотири-п’ять разів більше вуглецю в деревині, що лежить у струмках, ніж зрілі ліси. Це відкриття має важливе значення для глобальних моделей вуглецевого циклу. Таке накопичення раніше не враховувалося в розрахунках.
Провідний автор дослідження, аспірант Стівен Пітерс-Коллаер, зазначає: “У зрілих лісах цей резервуар вуглецю в мертвій деревині приблизно на 50%-60% більший, ніж у поваленій деревині на еквівалентній за розмірами площі на лісовій підстилці”. Це демонструє особливу ефективність водних екосистем у тривалому збереженні вуглецю.
Процес накопичення вуглецю у водних системах
Професор Вільям Кітон, співавтор дослідження, пояснює механізм цього явища. Великі повалені колоди мають низьке співвідношення площі поверхні до об’єму. Це зменшує доступ для організмів, що розкладають деревину.
Вода додатково сповільнює процес розкладання. Занурені під воду колоди розкладаються повільніше. Вони довше утримують накопичений вуглець у своїй структурі.
Колоди також можуть перекривати невеликі гірські потоки. Вони утворюють природні дамби, які затримують інші органічні матеріали. Такі скупчення органіки посилюють ефект накопичення вуглецю.
Професор Кітон підкреслює важливість лісів у боротьбі зі зміною клімату: “Ми знаємо, що близько 20% світових щорічних викидів парникових газів спричинені землекористуванням та вирубкою лісів, але ми також можемо використовувати ліси та інші види рослинного покриву як так зване природне кліматичне рішення”.
Методологія та дослідницькі локації
Дослідження тривало три літа. Наукова група пройшла загалом 4500 метрів верхів’їв струмка. Польові роботи проводились в експериментальному лісі Хаббард Брук у Нью-Гемпширі та в старовікових лісах парку штату Адірондак у Нью-Йорку.
Науковці ретельно вимірювали розміри деревини у струмках. Ці дані дозволили обчислити кількість накопиченого вуглецю. Вони також проводили інвентаризацію навколишніх прибережних лісів.
Обрані локації мають давню історію наукових досліджень. Це забезпечило широкий контекст для отриманих даних. Хаббард Брук представляє зрілий ліс, а ліси Адірондака є прикладом старовікових лісових екосистем.
Верхів’я річок були обрані невипадково. Хоча вони відносно невеликі і вузькі, на них припадає 70% загальної довжини річок. Їхнє розташування в гірських районах залишає їх здебільшого незабудованими.
Динаміка накопичення вуглецю з плином часу
Дослідження виявило важливу динаміку. Ліс, що розвивається до старовікового стану, накопичує більше деревини в потоці, ніж втрачає через розкладання. Пітерс-Коллаер зазначає: “Поки темпи приросту деревини перевищують темпи її втрат, ми маємо чисте збільшення загального обсягу накопиченого вуглецю”.
Великі дерева відіграють особливо важливу роль у цьому процесі. Вони забезпечують більший внесок колод у водні системи. Ці колоди мають більший потенціал для тривалого збереження вуглецю.
Кітон підкреслює динамічну природу цього процесу: “Зв’язок між струмком і лісом не статичний, а динамічний. Один з наших головних меседжів полягає в тому, що ми повинні дивитися на них в довгостроковій перспективі, і ми повинні думати про них як про динамічні системи”.
Ефект накопичення вуглецю триватиме десятиліттями. Багато зрілих лісів Нової Англії знаходяться лише на півдорозі відновлення після масштабних вирубок 19-20 століть. Такі ліси продовжуватимуть поглинати і накопичувати вуглець протягом багатьох десятиліть.
Практичне значення результатів дослідження
Результати мають важливе значення для створення більш точних моделей вуглецевого циклу. Кітон зазначає: “Ми кількісно оцінили тип накопичення вуглецю, який був відсутній у попередніх глобальних вуглецевих моделях, що є важливою частиною розуміння природних кліматичних рішень”.
Дослідження опубліковане в журналі Ecosystems. Воно заповнює ключову прогалину в обчисленнях накопичення вуглецю в лісових екосистемах. Це важливо для більш точного моделювання кліматичних змін.
Робота також надає цінну інформацію для землевласників Вермонта. Близько 80% лісових угідь штату перебувають у приватній власності. Отримані знання допоможуть включити стратегії накопичення вуглецю в плани землекористування.
Кітон підкреслює важливість практичного застосування результатів: “Це те, чим ми дуже пишаємося – коли наша робота приносить користь громаді. Це частина місії Університету Вермонта з надання земельних грантів”. Дослідження демонструє, як наукові знання можуть сприяти сталому управлінню земельними ресурсами на місцевому рівні.