Учёные Сибирского федерального университета предложили новый способ оценки состояния лесов в условиях климатических изменений. Оказалось, что важную информацию о реакции деревьев на потепление можно получить, изучая не только годичные кольца, но и то, как древесина отражает свет в синем спектре.
Результаты исследования помогут точнее отслеживать изменения, происходящие в северных лесах, а также восстанавливать климатическую историю труднодоступных территорий Сибири и Арктики. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда и опубликована в международном научном журнале.
Новый взгляд на старый метод
Лиственница остаётся главным лесообразующим видом России, занимая более 40 процентов лесных площадей страны. Однако именно эти деревья сегодня всё сильнее ощущают последствия глобального потепления. Рост температур и изменение состояния вечной мерзлоты влияют на распространение лесов и условия их существования.
Традиционно учёные оценивают влияние климата по ширине годичных колец и плотности древесины. Чем теплее лето, тем активнее растёт дерево и тем заметнее эти показатели. Однако определение плотности древесины требует сложного оборудования и рентгеновского анализа, что делает исследования длительными и затратными.
Поэтому исследователи продолжают искать более доступные способы наблюдения за состоянием лесов.
Что может рассказать синий цвет
Специалисты СФУ совместно с российскими и зарубежными коллегами решили проверить перспективность альтернативного подхода — анализа интенсивности отражённого синего света.
Для этого из стволов деревьев извлекают небольшие керны — тонкие образцы древесины. Затем их сканируют в высоком разрешении и с помощью компьютерного анализа определяют, насколько сильно разные участки древесины отражают свет синего диапазона.
Чем древесина плотнее, тем меньше света она отражает. Этот показатель оказался тесно связан с температурными условиями, в которых росло дерево.
По словам руководителя исследования, заведующего лабораторией комплексных исследований динамики лесов Евразии СФУ, кандидата биологических наук Альберто Арсака, технология активно развивается лишь в последние годы, поэтому её возможности для крупных лесных территорий ещё требуют детального изучения.
Исследование от Урала до Якутии
В ходе работы учёные собрали образцы лиственницы в шести регионах Сибири. В исследование вошли три наиболее распространённых вида: лиственница сибирская, лиственница Гмелина и лиственница Каяндера.
Полученные данные сравнили с климатическими наблюдениями за период с 1961 по 2020 год.
Анализ показал, что внутри каждого годичного кольца существуют заметные различия между древесиной, образованной весной, и древесиной, сформированной летом и в начале осени. Особенно информативным оказался показатель разницы между этими слоями, который напрямую зависел от температуры конкретного года.
Причём такая закономерность наблюдалась независимо от вида дерева и места его произрастания.
Потепление оставляет след
За последние шесть десятилетий средняя летняя температура на исследованных территориях выросла примерно на 1,5–2,5 градуса. Одновременно увеличивались и показатели, связанные с отражением синего света древесиной.
Исследователи отмечают, что связь нового параметра с температурой оказалась даже более выраженной, чем зависимость ширины годичных колец от климатических условий. Это делает метод особенно перспективным для мониторинга лесов в условиях продолжающегося потепления.
Перспективы для науки и экологии
В дальнейшем учёные планируют использовать новую методику для реконструкции климатических изменений прошлого и расширить исследования на другие хвойные породы.
По мнению исследователей, технология позволит быстрее получать данные о состоянии северных экосистем и поможет лучше понимать, как леса реагируют на изменения окружающей среды.
В проекте приняли участие специалисты Сибирского федерального университета, Института леса имени В. Н. Сукачёва СО РАН, а также исследователи из Германии и Великобритании.