Згідно з дослідженням під керівництвом Ратгерса, певні ділянки рівнинних тропічних лісів Амазонії, які є життєво важливими для поглинання вуглекислого газу та пом’якшення наслідків зміни клімату, можуть поступово перетворитися на посушливі трав’янисті савани.
Дослідження, опубліковане в науковому журналі Proceedings of the National Academy of Sciences, проливає світло на те, як чергування повеней під час вологого періоду та посух у посушливій фазі, що називається «подвійним стресом», може обмежити заснування лісів і сприяти короткочасним видам трав.
«Оскільки прогнози майбутнього клімату вказують на більш сухий клімат для тропіків, знання того, де і як сьогоднішні ліси стануть саванами, допоможе нам передбачити, як може змінитися вуглецевий цикл, посилюючи потепління», — сказав Кайо Маттос, провідний автор, який проводив дослідження як докторант кафедри наук про Землю та планети Школи мистецтв і наук Рутгерса. «Ми показали, що кілька областей амазонських тропічних лісів, які раніше вважалися захищеними, будуть під загрозою переходу в стан, схожий на савану».
За даними Національного управління океанічних і атмосферних досліджень (NOAA), регіон Амазонки допомагає стабілізувати глобальний клімат, зберігаючи близько 123 мільярдів тонн вуглецю над і під землею . Втрата дерев через процес, який дослідження назвало «саваннізація», означає, що це може вплинути на здатність Амазонки зберігати вуглець.
Отримані дані допомагають пояснити, чому сьогодні ліси та савани можуть співіснувати пліч-о-пліч в одному кліматі, коли ліси займають стабільно затоплювані території, такі як величезні болотяні ліси у внутрішній частині Амазонії, або стабільно засушливі, як-от ліси на добре дренованих нагір’ях.
Це означає, що в майбутньому кліматі, який, за прогнозами, буде сухішим, деякі постійно затоплені низовини Амазонки почнуть «відчувати» сухий період, піддаючи ліси подвійному стресу або умовам савани в серці Амазонії.
«Це дослідження демонструє силу гідрології в поясненні структури та функції рослинних екосистем», — сказав Ін Фан Рейнфельдер, професор кафедри наук про Землю та планети Школи мистецтв і наук Рутгерса та співавтор дослідження. . «Ми стверджуємо, що дослідження глобальних змін можуть отримати вигоду від гострої уваги до гідрологічних змін».
За словами Райнфельдера, ці висновки суперечать висновкам більшості досліджень щодо майбутнього Амазонки, які прийшли до висновку, що це перетворення лісів у савани, ймовірно, обмежиться однією територією Амазонки – її більш сухою південною частиною.
Ліс визначається як ділянка землі, де переважають дерева та характеризується густим пологом. Савана — це змішана лісово-лугова система з деревами, розташованими на достатній відстані, щоб сонячне світло сприяло росту трави.
Океани та ліси є двома найбільшими природними «поглиначами» або поглиначами вуглецю на землі. Дерева витягують вуглець з повітря під час фотосинтезу. Хоча савани є життєво важливими джерелами біорізноманіття, накопичують набагато менше вуглецю на акр.
Вчені десятиліттями знали, що краю Амазонки знаходяться під загрозою вирубки лісів, спричиненої тиском населення та зміною клімату. Дослідження виявило розуміння механізму, який, ймовірно, вплине на інтер’єр Amazon.
«Ми з’ясували, що повені є ключовими», — сказав Маттос, який зараз є доктором наук Прінстонського університету. «У деяких частинах ландшафту ґрунтові води коливаються між занадто мілкими – тонуть коріння дерев – і занадто глибокими – позбавляючи коріння води. Цей подвійний стрес переносять лише види рослин савани. Ліси процвітають лише тоді, коли вони розташовані на стабільній височині, яка ніколи не затоплюється, або на стабільній низовині, де вона завжди затоплена».
Щоб дійти до своїх висновків, вчені звернулися до науки гідрології, яка вивчає властивості земної води на суші. Щоб змоделювати водні цикли регіону Амазонки зараз, вони використали складну комп’ютерну модель, по суті, серію рівнянь, що представляють різні гідрологічні умови, включаючи висоту річок, рівень вологості ґрунту та швидкість випаровування. Потім вони запускають комп’ютерну модель, використовуючи кліматичні прогнози на 2090-2100 рр., використовуючи дані, надані вченими IPCC (модель Центру Хедлі), щоб нанести на карту території, які можуть змінитися від постійного затоплення до подвійного стресу.
Порівняння між поточними представленнями та майбутнім моделюванням гідрологічного стресу показало вплив на кілька екологічно критичних областей. Ймовірно, постраждають заплавні ліси у внутрішніх районах регіону Амазонки, наприклад у штаті Амазонас і вздовж річок Мадейра та Верхній Негро, які вважаються одними з найбільш біологічно багатих заплавних лісів у світі. Великі площі торфовищ у Перу, іншій території, яка ефективно поглинає вуглець, також можуть бути змінені, що призведе до розкладання та, як наслідок, викиду вуглекислого газу в атмосферу, що прискорить потепління. Джерело