Новое исследование предупреждает, что изменение климата может постепенно привести к тому, что в тропических лесах мира станет слишком жарко для фотосинтеза, и в конечном итоге это может привести к их исчезновению.
Используя данные, собранные Международной космической станцией (МКС), учёные обнаружили, что небольшой, но растущий процент листьев деревьев в тропических лесах приближается к максимальному температурному порогу для фотосинтеза в листьях.
Средняя критическая температура, при превышении которой фотосинтетические механизмы тропических деревьев начинают выходить из строя, составляет 116 градусов по Фаренгейту (46,7 градусов по Цельсию). В настоящее время только 0,01% всех листьев ежегодно превышают эту критическую температуру. Но учёные предупреждают, что повышение температуры воздуха на 7,2 °F (4 °C) может привести к тому, что деревья в тропических лесах превысят переломный момент, что в итоге приведёт к их массовой гибели.
Если бы это произошло, это означало бы катастрофу для климатических систем и биоразнообразия Земли, сообщают учёные в исследовании, опубликованном в среду (23 августа) в журнале Nature.
«Для нас беспокойным является тот факт, что мы наблюдаем нелинейные тенденции. Предположим, вы нагреваете воздух на 2, 3 градуса Цельсия (3,6 — 5,4 °F), при этом фактическая верхняя температура этих листьев повышается на 8 градусов (Цельсия; 14,4 °F), — сказал Кристофер Даути (Christopher Doughty), доцент экойнформатики в Северном аризонском университете, на пресс-конференции в понедельник (21 августа). — Несмотря на то что в настоящее время этим страдает небольшой процент листьев, наш наилучший прогноз заключается в том, что увеличение температуры на 4 градуса Цельсия может вызвать серьёзные проблемы для некоторых тропических лесов.»
Как измерить температуру тропического леса
Влажные тропические леса являются жизненно важными регионами для нашей планеты. Они занимают 3 миллиарда акров (1,2 миллиарда гектаров), или около 6% площади поверхности Земли, и являются домом для половины мировых видов животных и растений. Они также являются жизненно важными запасами пресной воды в мире — только в бассейне Амазонки хранится одна пятая часть. Фотосинтез в тропических лесах производит 32% кислорода планеты и помогает стабилизировать глобальный климат, ежегодно всасывая миллиарды тонн углекислого газа из атмосферы.
Чтобы составить представление о температурах в тропических лесах мира, исследователи обратились к датчику Ecosystem Spaceborne Thermal Radiometer Experiment на космической станции (ECOSTRESS) на МКС.
Учёные объединили показания температуры ECOSTRESS за период с 2018 по 2020 год с тысячами наземных измерений, сделанных с помощью инфракрасных пиргеометров в тропических лесах Южной Америки, Центральной Африки и Юго-Восточной Азии.
Анализ этих результатов показал, что средняя температура верхушек крон составляет около 93,2 °F (34 °C), и небольшая доля превышает 104 °F (40 °C). Более того, каждый сезон 0,01% листьев превышают критическую температуру, после которой их фотосинтез, вероятно, прекращается, что приводит к их гибели.
Это число может показаться незначительным, но исследователи отметили, что оно может быстро увеличиваться.
«И хотя это небольшое число, оно имеет большие последствия — оно не увеличится с 0,01 до 0,02. Оно будет нелинейно возрастать, возможно, гораздо быстрее», — сказал на пресс-конференции Джошуа Б. Фишер (Joshua B. Fisher), доцент экологии в Университете Чапмана в Калифорнии.
Проводя лабораторные эксперименты с листьями при потеплении на 3,6, 5,4 и 7,2 °F (2, 3 и 4 °C), исследователи обнаружили, что температура вокруг некоторых листьев достигала максимума, намного превышающего температуру воздуха — до 14,4 °F (8 °C).
Включив эти пиковые температуры в математическую модель, учёные выявили, что повышение температуры воздуха вокруг листьев в среднем на 7 градусов по Фаренгейту (3,9 °C) приводило к тому, что у тех, которые больше всего подвергались воздействию жары, дерево перекрывало переносящие воду устьица, что приводило к их гибели. Это вызывало каскадный эффект, повышая температуру вокруг оставшихся листьев и потенциально убивая как их, так и их ветви и деревья в целом.
«Если у вас умирает 10% листьев, ветвь целиком становится теплее, потому что критическая часть этой ветви больше не может охлаждать более крупную часть. То же самое можно предположить в отношении всего леса, когда дерево умирает», — сказал Даути.
Тем не менее, несмотря на свои выводы, учёные с оптимизмом смотрят на то, что у человечества есть достаточно времени, чтобы обуздать выбросы и избежать потенциальных переломных моментов в тропических лесах.
«Это всего лишь незначительный взгляд на потенциальный переломный момент. Это не значит, что тропические леса уже завтра превратятся в саванны, — сказал Фишер. — Если представить себе здоровье человека, то вам, скорее всего, захочется узнать, вы просто больны или же у вас рак, чтобы иметь возможность справиться с ним до того, как он возьмёт над вами верх.»
