Надежная база измерений
Очевидно, такие необычные погодные условия также оказали влияние на экосистемы. Ученые из группы под руководством Нины Бухманн, профессора пастбищных наук, теперь использовали обширные данные измерений, чтобы показать, как именно леса, поля и луга отреагировали на исключительные условия в 2018 году.
Исследователи оценили измерения на пяти участках, все из которых являются частью инициативы Swiss FluxNet, объясняет Мана Гарун, постдок группы Бухмана и ведущий автор исследования: «Пять участков охватывают все уровни высоты от 400 до 2000 метров над уровнем моря. Это означает, что мы учли очень разные экосистемы."
На каждом из этих участков группа Бухмана в течение многих лет проводила измерения с очень высоким временным разрешением того, сколько CO2, водяного пара и других парниковых газов обменивается между растениями, атмосферой и почвой во всей экосистеме.
Это позволяет исследователям определить, как участки реагируют на различные климатические условия.
Резкое падение производительности
Их оценка, которую исследователи только что опубликовали в специальном выпуске журнала Phil Trans B, показывает, что жара и засуха 2018 года оказали особенно сильное воздействие на экосистемы на более низких высотах. В смешанном лесу на горе Лагерен недалеко от Цюриха и на лугах недалеко от Шамау продуктивность упала в среднем на 20 процентов по сравнению с двумя предыдущими годами. Ситуация иная для экосистем на больших высотах: хвойный лес около Давоса, луг около Фрюбюля и альпийское пастбище Вайссенштайн на перевале Альбула – все это улучшилось благодаря более теплым температурам и более продолжительному вегетационному периоду.
Более благоприятные условия роста привели к более высокой продуктивности в этих экосистемах.
Однако частота дыхания растений и почвенных организмов также увеличилась почти на всех участках.
Это означает, что, хотя эти системы поглощали больше CO2 из атмосферы, они также выделяли больше CO2 обратно в нее. «В целом это приводит к более низкому чистому поглощению углерода в двух лесах и лугу Чамау», – отмечает Гарун. «Это открытие является неудачным, поскольку в целом ожидается, что в более теплых условиях эти экосистемы будут действовать как поглотители углерода, помогая смягчить последствия изменения климата», – добавляет она.
Бухманн отмечает, что еще слишком рано для окончательной оценки: «Нам определенно нужны долгосрочные ряды данных, прежде чем мы сможем поместить эти результаты в надлежащий контекст."Она и ее группа в течение многих лет собирали данные измерений на вышеупомянутых участках, поэтому у нее есть хорошая основа для таких долгосрочных исследований.
Много снега после зимы
Исключительным 2018 год сделали не только теплые температуры весной и летом, но и обильные осадки предшествующей зимой: когда пришла весна, горы покрылись снегом, который затем очень быстро растаял из-за теплых условий.
Это принесло пользу, в частности, высокогорным экосистемам. Напротив, на более низких высотах ситуация была более сложной, поскольку экосистемы там не могли использовать избыток воды зимой для создания резервуара влаги в почве на лето. Соответственно, они больше пострадали от летней засухи и жары.
«Наличие воды – решающий фактор в том, как экосистемы переживают периоды жары», – говорит Бухманн. "Таким образом, при изучении засухи важно не ограничиваться фактическим засушливым периодом."Еще одно тревожное соображение заключается в том, что новые сценарии изменения климата CH2018 предсказывают, что зимой будет больше дождя и меньше снега.
Поэтому более высокие уровни осадков, ожидаемые в зимние месяцы, имеют ограниченную пользу для экосистем, когда вода стекает быстро, а не накапливается в виде снега.
Подчеркнутые деревья
Леса сейчас в критической ситуации. Есть несколько указаний на это, одно из которых состоит в том, что не только ели, но и старые буки теперь демонстрируют симптомы стресса во многих местах на Швейцарском плато.
Вероятно, это также связано с тем, что следующий, 2019 год, был также теплее и суше, чем в среднем. «То, что мы наблюдаем в лесах, – это эффект памяти, – объясняет Бухманн, – поэтому вполне возможно, что последствия таких периодов могут проявиться только через много времени после фактического экстремального явления."
Насколько хорошо деревья переживают периоды засухи и жары, также зависит от глубины, на которой они впитывают воду. Например, корни бука проникают в почву на глубину от 50 до 60 сантиметров и, следовательно, с большей вероятностью достигают более глубоких влажных слоев.
С другой стороны, корни ели достигают глубины всего около 20 сантиметров, что делает их более подверженными засухе. «В среднесрочной перспективе ситуация с низинной елью станет неприятной», – отмечает Бухманн. "Это не лучший прогноз для лесного хозяйства."
Мрачные перспективы для фермеров
Что насчет лугов?
Два исследователя еще не обнаружили там эффекта памяти, потому что луга быстрее восстанавливаются после засушливого периода. Тем не менее, луга на более низких высотах дают значительно меньше кормов в год, подобный 2018 году, – плохие новости для фермеров. Лугопастбищные угодья – центральная опора швейцарского сельского хозяйства.
Если в будущем на лугах будет расти меньше травы из-за увеличения летних засух, это будет иметь прямые последствия для производства молока и мяса.