Пожежі в Амазонії підвищують температуру лісів на 30 років

Дослідження, опубліковане в журналі Environmental Research Letters, виявило, що ліси Бразильської Амазонії, які постраждали від пожеж, залишаються приблизно на 2,6 градуса Цельсія теплішими за сусідні неушкоджені або селективно вирубані ділянки. Додаткове тепло може зберігатися протягом щонайменше тридцяти років, що суттєво впливає на здатність лісів відновлюватися та протистояти кліматичному стресу.

Головна авторка дослідження Саванна Кулі, науковий співробітник Дослідницького центру NASA Ames та недавня випускниця програми екології, еволюції та біології навколишнього середовища Колумбійського університету, пояснює масштаби впливу пожеж на екосистеми. «Ми виявляємо, що горіння має серйозні екологічні наслідки протягом великих часових масштабів і що відновлення набагато більше під загрозою — воно відбувається повільніше або взагалі не відбувається», — зазначила дослідниця.

На відміну від екосистем, адаптованих до вогню, таких як савани або соснові ліси, тропічні дощові ліси Амазонії еволюціонували у вологих умовах, де природні пожежі були рідкістю. Внаслідок цього багато видів тропічних дерев не розвинули властивостей для толерантності або відновлення після пошкоджень вогнем.

Окрім того, що згорілі ліси в середньому тепліші, вони також виявилися термічно нестабільнішими. Порівняно з селективно вирубаними або неушкодженими лісами, вони зазнавали більших щоденних температурних коливань і частіше перетинали фізіологічні пороги, які порушують функціонування дерев. Під час пікового спекотного сухого сезону майже вісімдесят сім відсотків листя, що піддається впливу сонячного світла у згорілих лісах, втрачає більше енергії від дихання, ніж отримує від фотосинтезу, порівняно з сімдесят двома-сімдесят чотирма відсотками у селективно вирубаних або неушкоджених ділянках.

Згорілі ліси також у десять разів частіше перетинали поріг тривалого пошкодження. Ці температурні відмінності відображають фундаментальні зміни в структурі лісу, які роблять згорілі ділянки більш вразливими до спеки. Пожежі проріджують верхній намет, видаляють рослинність середнього та нижнього рівнів і зменшують площу листя, знижуючи тінь та транспірацію, які зазвичай охолоджують ліс.

Менша кількість листя дозволяє сонячному світлу нагрівати відкриті поверхні та повітря біля намету. Пожежі також створюють краї поруч з розчищеними землями, дозволяючи теплішому повітрю рухатися всередину. Ліс зберігає це додаткове тепло, доки його рослинні шари не відновляться — процес, який може тривати десятиліття.

Дослідження вказує на те, що вогонь є основним рушієм тривалого теплового стресу в деградованих лісах Амазонії. У районах, де селективна вирубка залишила намет переважно неушкодженим, температури були подібними до температур непорушених лісів. Цей контраст підкреслює запобігання пожежам та низькоударну лісозаготівлю як ключові стратегії для підтримання здоров'я тропічних лісів.

Дослідження базується на супутникових знімках муніципалітету Феліз Натал у бразильській Дузі вирубки лісів — регіоні в південно-східній Амазонії, де пожежі та лісозаготівля прискорилися з вісімдесятих років. Дослідники провели перше систематичне термічне порівняння згорілих, селективно вирубаних та неушкоджених лісів у регіоні, використовуючи інтегровані супутникові спостереження.

Вони поєднали трирічні дані температури земної поверхні з інструменту ECOSTRESS NASA з тривимірними даними структури намету від лідарної місії GEDI. Аналіз спирався на понад шість тисяч сімсот парних спостережень, зібраних під час сухого сезону в Амазонії.

Використовуючи ієрархічну модель, команда інтегрувала дані температури та структури для відстеження того, як часто освітлене сонцем листя перевищувало пороги уповільнення фотосинтезу або пошкодження тканин. Враховуючи висоту намету та час після порушення, вони реконструювали довгострокове термічне відновлення через лісові шари. Результатом є унікальний погляд на рівні листя на те, як довго зберігається тепловий стрес після порушення і як структура лісу впливає на термічну вразливість з часом.

Приховане тепло розкриває нові ризики для відновлення та стійкості екосистем. Результати надають нюанси розумінню того, як кліматична політика вирішує питання деградації тропічних лісів. Стратегії пом'якшення викидів вуглецю та відновлення лісів часто розглядають деградовані ліси як єдину категорію. Однак дослідження показує, що вогонь має довготривалі термічні наслідки, які не виявляються лише звичайними оптичними супутниковими знімками.

На оптичних супутникових знімках пошкоджені вогнем ліси можуть здаватися відновленими, але багато з них все ще зазнають підвищеного теплового стресу. Ця відмінність має значення, оскільки тропічні ліси щороку видаляють з атмосфери великі кількості вуглекислого газу і є ключовим компонентом глобальних програм відновлення та компенсації викидів.

Якщо пошкоджені вогнем ліси залишаються термічно напруженими протягом десятиліть, вуглецеві переваги пасивного відростання можуть бути завищеними. Включення фізіологічних даних про тепло може забезпечити більш реалістичну оцінку функціонування лісів у кліматичних стратегіях.

Хоча результати підкреслюють виклики, Кулі зазначила, що значущі дії можливі. «Деградовані тропічні екосистеми, особливо згорілі ліси, зазнають теплового стресу», — сказала вона. «Але є багато того, що ми можемо зробити для мінімізації шкоди біорізноманіттю та видам, які зазнають цього стресу — як з точки зору управління лісами, допомагаючи зменшити пожежі в Амазонії, так і з боку пом'якшення викидів вуглецю, продовжуючи агресивно та швидко скорочувати викиди та переходячи до сталої та чистої енергетичної економіки».

Дослідження проводилося міжнародною командою вчених з різних установ, включаючи Колумбійський університет, Лабораторію реактивного руху NASA, Національну лабораторію Лоуренса Берклі та бразильські наукові інститути. Робота демонструє важливість міжнародного співробітництва у вивченні глобальних екологічних проблем та розробці стратегій їх вирішення.