Забезпечення збереження різноманіття лісів гарантує їх продуктивність і має потенціал для посилення накопичення вуглецю та азоту в ґрунті. Це, своєю чергою, допомагає підтримувати родючість ґрунту та боротися з глобальною зміною клімату. Це головний висновок нового дослідження, яке проаналізувало дані з сотень ділянок у Національній інвентаризації лісів Канади, щоб дослідити взаємозв’язок між різноманітністю дерев і змінами вуглецю та азоту в ґрунті в природних лісах.
Численні експерименти з маніпулюванням біорізноманіттям свідчать про те, що більша різноманітність дерев може призвести до більшого накопичення вуглецю та азоту в лісових ґрунтах. Але , за словами авторів, нове дослідження, опубліковане онлайн 26 квітня в журналі Nature , є першим, яке показало подібний результат у природних лісах.
Дослідники використовували статистичний метод, який називається моделюванням структурних рівнянь, щоб оцінити зв’язок між різноманітністю дерев і накопиченням вуглецю та азоту в ґрунті. Вони виявили, що збільшення різноманітності дерев збільшило накопичення вуглецю в ґрунті на 30-32% і збільшило зберігання азоту на 42-50% за десятиріччя.
«Наше дослідження вперше демонструє стійкі переваги різноманітності дерев у зберіганні ґрунтового вуглецю та азоту в природних лісах», — сказав провідний автор дослідження Сіньлі Чен, постдокторант Інституту біології глобальних змін U-M і постдокторант співробітник Університету Альберти.
«Наші результати підкреслюють, що сприяння різноманітності дерев не тільки підвищує продуктивність, але й пом’якшує глобальні зміни клімату та зменшує деградацію ґрунту. І розмір дивіденду різноманітності великий. Це підсилює важливість збереження біорізноманіття в лісах і спрямовуватиме зростаючі зусилля щодо використання лісів для поглинання вуглецю та азоту».
Дослідники розрахували зміни в накопиченні вуглецю та азоту в ґрунті з часом, порівнюючи дані двох переписів вибіркових ділянок Національної лісової інвентаризації, одного з 2000-2006 років, а іншого з 2008-2017 років. Вони кількісно визначили різноманіття дерев як багатство видів, вирівняність видів і — на основі функціональних ознак дерев — функціональне різноманіття.
Багатство видів – це кількість видів дерев на вибірковій ділянці, тоді як вирівняність видів є мірою відносної чисельності видів дерев. Функціональне різноманіття — це різноманітність функціональних ознак — таких як вміст азоту в листі та висота дорослого дерева — видів дерев у спільноті. Дослідницька група виявила, що збільшення рівномірності видів від мінімального до максимального значення збільшує накопичення вуглецю в органічному шарі ґрунту на 30%, а зберігання азоту на 42%. Збільшення функціонального різноманіття дерев до максимального значення збільшило накопичення вуглецю в мінеральному шарі ґрунту на 32% і зберігання азоту на 50%.
«Ми виявили, що більша різноманітність дерев пов’язана з більшим накопиченням вуглецю та азоту в ґрунті, що підтверджує висновки з експериментів із маніпулюванням біорізноманіттям», – сказав співавтор дослідження Пітер Райх, лісовий еколог і директор Інституту біології глобальних змін, який є частиною Школи навколишнього середовища та сталого розвитку U-M.
«Більша різноманітність видів перетворюється на поєднання різних типів дерев із різними способами отримання та зберігання біомаси — як у живих стовбурах, коренях, гілках і листі, так і в нещодавно мертвих і гниючих рослинних детритах на та в ґрунті».
Національна база даних інвентаризації лісів Канади базується на мережі ділянок, що охоплюють більшу частину суші країни. У новому дослідженні проаналізовано зразки органічного ґрунтового горизонту з 361 ділянки та зразки мінерального ґрунтового горизонту з 245 ділянок. На цих ділянках ростуть різні види ялиці, клена, берези, ялини, сосни, тополі, кедра, болиголова та інших видів дерев.
Лісові ґрунти відіграють важливу роль у поглинанні вуглецю, видобутого з вуглекислого газу, що нагріває планету, під час фотосинтезу . Ці ґрунти зберігають принаймні втричі більше вуглецю, ніж живі рослини. Азот є важливою поживною речовиною, яка стимулює асиміляцію вуглецю та ріст рослин у лісових екосистемах. Різноманітність рослин стрімко скорочується в усьому світі, що призводить до деградації функцій екосистем, у тому числі функції ґрунтів.
