Тропическите гори показват изненадваща устойчивост при повишаване на температурите

Учените откриват, че известен процент от тропическите гори, може да се задържи при глобално затопляне – ако не бъдат изсечени.

Най-горещата дъждовна гора в света не се намира в Амазонка или където и да е другаде, както може би очаквате, а в Biosphere 2, експерименталното съоръжение за научни изследвания в пустинята до град Тусон, Аризона. Неотдавнашно проучване на тропически дървета, засадени там в началото на 90-те години, отчете изненадващ резултат: Те издържат на температури, по-високи от всички, които е възможно да достигнем през този век .

Това проучване ни дава нещо, което напоследък ни липсва: надежда. Растенията може да имат неочаквани ресурси, които могат да им помогнат да оцелеят – а може би дори да процъфтяват – в по-горещо и по-богато на въглерод бъдеще. И докато тропическите гори постоянно се сблъскват както с човешки, така и с природни заплахи, някои изследователи смятат, че ужасните съобщения, за предстоящия им спад поради изменението на климата, може да са преувеличени.

През последните няколко години се наблюдава поток от тревожни доклади за горите и ефектите от изменението на климата върху тях. Учените обявиха, че „гората в Амазонка вече не е надежден пречиствател от въглерод“; „дъждовната гора на Амазонка може да се приближава до повратна точка“; „тропическите гори в световен мащаб вече са близо до най-горещите температури, които могат да понесат“; „изменението на климата убива дърветата“ и т.н.

Едно нещо със сигурност е вярно: Вредните емисии от използването на изкопаеми горива създават климат, който хората никога не са виждали и дърветата не са изпитвали от много дълго време. Но да се предскаже, как ще реагират дърветата, е трудна задача. Подлагането на цели гори на експериментална симулация на по-горещо бъдеще е скъпо и логистично обезсърчително.

Уникално съоръжение

Biosphere 2 в Oracle, Аризона Снимка: Bob Demers/University Communications

Biosphere 2 предоставя рядка възможност, да се подложи пълноразмерна гора на климатичен тест. Макар и най-известно с екипите от хора, които са били изолирани вътре между 1991 и 1994 г., съоръжението също така разполага с изкуствени екосистеми. Сред тях е приблизително половин акър тропическа гора вътре в стъклена пирамидална структура, чийто връх се издига на почти 100 фута (30 метра) над пустинния под. Върховете на дърветата, засадени там в началото на 90-те, сега се притискат към тавана.

Температурите в структурата надвишават това, което дори Амазонка – най-горещата тропическа гора в света – се очаква да види през този век. При такива задушаващи условия, растенията в предишни проучвания на открито, почти са изключили фотосинтезата – биохимичните процеси, които растенията използват, за да превърнат въглеродния диоксид в прости захари, които използват за енергия.

Данните за растежа на дърветата при различни условия на околната среда са регистрирани в началото на 2000-та година и са съхранявани на сървъри и твърди дискове. Екологът Мариел Смит, докторант в Мичиганския държавен университет, вижда в тези записи рядък шанс да изучава гора в бъдещ климат.

Тя иска да се направи разбор на последиците от две свързани променливи: температура и дефицит на парно налягане (VPD) – това е разликата между това, колко вода може да побере въздухът и колко задържа на дадено място, и в дадено време. Когато VPD е висок, растенията губят вода много по-бързо.

Обикновено VPD се повишава заедно с повишаването на температурата. Но в биосферата поддържат въздуха влажен, създавайки рядка комбинация от висока температура и ниска VPD. Нивото на CO2 е стабилно, малко по-високо от въздуха навън по това време.

Биосферните дървета фотосинтезират със същата скорост, докато температурите достигнат около 100 градуса по Фаренхайт (38 градуса по Целзий). В естествените гори в Бразилия и Мексико, от друга страна, скоростта на фотосинтеза рязко спадна, започвайки от само 82 градуса F (28 градуса С).

Резултатът нанася силен удар, смятат Смит и други експерти, срещу една популярна хипотеза, защо силната топлина изключва фотосинтезата – твърдението, че тя директно деактивира процеса.

Вместо това изглежда, че високите температури увреждат растенията косвено, като повишават VPD и по този начин сухотата на въздуха. Растителните листа поемат въглероден диоксид чрез подобни на устата листни клетки, наречени устици, но тези клетки също изпускат вода – до 300 молекули вода за всяка молекула CO 2 вътре. Когато VPD се повиши, в отговор на повишаване на температурата, растенията затварят устиците, за да  задръжат водата, поддържаща живота им, дори ако това означава отказ от храна.

В нашия реален свят не само температурите се повишават: въглеродният диоксид също се покачва бързо. Това може да помогне за предпазване на растенията от топлината, казва Смит: В горещото бъдеще с високо съдържание на CO 2 , устицата може да бъде в състояние да погълне въглеродния диоксид, след което да се затвори, за да се задържи и водата.

„Това е донякъде обнадеждаващ резултат, който не винаги е това, което виждаме“, казва Лора Мередит, еколог от Университета в Аризона, която ръководи изследвания върху тропическите гори „Биосфера 2“. „Окуражаващо и обнадеждаващо е, че горите имат стратегии, които да помогнат за адаптиране и поддържане на ефективността.“

Смит обаче признава, че все още има „едно голямо, ако“: експериментът „Биосфера“ не включва високо съдържание на CO 2, така че не може да докаже, че растенията действително ще го използват за спестяване на вода.

Повече CO2? Не е проблем.

Тропическия изследователски институт Смитсониън в Гамбоа
СНИМКА: LUIS ACOSTA, AFP/GETTY IMAGES

Изследователите в Панама предприемат следващата стъпка, като тестват дали високите нива на въглероден диоксид наистина предпазват растенията от топлина. Засега отговорът изглежда е да.

Ботаникът Клаус Уинтър е построил геодезически куполи, в изследователската станция на Смитсоновия тропически изследователски институт, близо до Панамския канал. Тези куполи са далеч по-малки от Биосфера 2 и съдържат само малки дървета, но те му дават контрол, както на въглеродния диоксид, така и на температурата. В работата, която той е представял на срещи, но все още не е публикуван, той е установява, че при температури над тези, които вероятно ще се наблюдават през този век, добре напоените растения, в среда с високо съдържание на въглероден диоксид, са израснали добре. Растежът на един вид, дървото балса, дори скача рязко.

Макар да не е пряк тест на механизма на Смит, експериментът потвърждава, че някои дървета могат да издържат на високи температури, ако получат много CO 2 и вода, казва Уинтър.

Има уловка

Всички тези изследвания идват с предпазливост и предупреждения.

Горите могат да се сблъскат с бъдещи суши, дори по-тежки от всички наблюдавани до момента, което може да стресира дори ниско разположените влажни гори, които са се задържали досега.Освен това растенията, изложени на високи температури и високо съдържание на въглероден двуоксид, в експерименталната среда, са поддържани добре напоени. Възможно е да не се справят еднакво добре при суша – нещо, което Уинтър планира да изучава в куполите му, след като бъдат премахнати ограниченията за коронавирус.

За Нейт Макдауъл, учен от Земята в Тихоокеанската национална лаборатория в Ричланд, Вашингтон, който по-рано тази година предупреди в Science, че изменението на климата вече ограничава растежа на дърветата и съхранението на въглерод, резултатите на Смит са „окуражаващи“, но ключов въпрос остава без отговор: Може ли повишеният въглероден диоксид всъщност да помогне на растенията да се справят с по-сухия въздух, с който ще се сблъскат в бъдеще? „Това е страхотен научен въпрос – казва Макдауъл -„ горещ научен въпрос. “