Самые большие деревья забрали себе половину лесной биомассы

Международный коллектив биологов провел масштабное исследование крупных лесов на Земле и определил, как живая биомасса леса распределяется между деревьями разного размера и вида. Оказалось, что ровно половина всей биомассы содержится всего в одном проценте самых крупных деревьев, большая часть из которых превышает в диаметре 60 сантиметров, сообщают ученые в статье в Global Ecology and Biogeography.

Леса принимают самое активное участие в углеродном цикле на нашей планете: дыхание, фотосинтез и газообмен в деревьях определяют скорость и механизмы процессов превращения и переноса углерода на Земле, а соответственно, и их влияние на глобальный климат. При этом живая биомасса леса представляет собой очень объемное хранилище углерода, который при определенных условиях может оказаться в атмосфере в форме углекислого газа. Например, недавно ученые из NASA показали, что именно увеличение количества засух и пожаров в тропических лесах привело к заметному увеличению доли углекислого газа в атмосфере в 2015–2016 годах. При этом, несмотря на большое количество исследований, посвященных видовому разнообразию и экологических ролях различных деревьев, систематического анализа общих для всех лесов тенденций распределения биомассы между деревьями разных видов и его связи с размерами деревьев до сегодняшнего дня не проводилось.

Чтобы восполнить этот пробел, международный коллектив из 98 ученых под руководством Джеймса Лутца (James A. Lutz) из Университета штата Юта исследовал 48 крупных лесов по всей планете площадью от 2 до 60 гектаров и оценил распределение биомассы леса между деревьями разного размера. Всего ученые изучили более 5,6 миллиона деревьев диаметром более одного сантиметра. Эти деревья представляли почти 9,3 тысячи различных видов из 210 семейств.

Оказалось, что в разных лесах общая биомасса варьируется от 13 до 559 килотонн на один гектар. При этом ровно 50 процентов всей лесной биомассы содержится в единственном верхнем проценте самых крупных деревьев (а 41 процент всей живой биомассы приходится на растения определенного размера — деревья, диаметр которых на уровне груди человека превышает 60 сантиметров). Ученые отмечают, что размер самых больших деревьев и общее число крупных деревьев в лесу однозначно коррелирует с общей биомассой, то есть лес не может запасти большое количество углерода только за счет небольших деревьев. При этом, что интересно, чем больше живая биомасса леса, тем меньше в нем видовое разнообразие.

Кроме общих закономерностей для всех лесов, ученые также проанализировали и их географическое распределение. Оказалось, что при увеличении широты (как в Северном, та и Южном полушариях) общая биомасса верхнего процента самых крупных деревьев уменьшается, что связано с уменьшением общего числа крупных деревьев. При этом понижается и общее количество деревьев в лесу, приходящихся на единицу его площади. Кроме того, уменьшение размера деревьев и смещение распределения биомассы при движении от экватора сопровождается увеличением сложности структуры леса.

Ученые отмечают, что полученные ими результаты в первую очередь подчеркивают важность крупных деревьев для всех без исключения лесных экосистем. Несмотря на то, что общее число больших деревьев в лесах значительно меньше, чем маленьких деревьев, кустарников и небольших растений, именно они представляют наиболее распространенные виды и определяют структуру лесных экосистем — контролируя количество углерода, воды и солнечного света в разных участках леса. Поэтому ученые предлагают уделять больше внимания крупным деревьям, как с точки зрения фундаментальных исследований (биологических, экологических или климатических), так и при разработке промышленных и технологических процессов, в частности при планировании вырубок.

Несмотря на то, что влияние деревьев в тропических лесах на глобальный климат переоценить довольно сложно, иногда взаимосвязи оказываются не самыми очевидными. Например, недавно ученые обнаружили, что замедление транспирации из-за роста концентрации углекислого газа в атмосфере может привести к асимметрии в изменении уровня осадков между Западным и Восточным полушариями Земли.

Александр Дубов