Нове дослідження показує, як посухи впливають на вегетацію й вуглець

Дослідження 2025 року, опубліковане в журналі Nature Climate Change, виявляє, що посухи залишають довготривалий слід у рослинних екосистемах, суттєво затримуючи весняну вегетацію навіть після відновлення нормальних опадів.

Прихований вплив посухи

Глобальне потепління спричиняє численні зміни в екосистемах Землі. Одним із найпомітніших наслідків є зростання частоти та інтенсивності посух. Вчені давно досліджували безпосередні реакції рослин на нестачу води.

Нове дослідження, очолюване Лю, Чжаном та Пеньюеласом, зосереджується на менш вивченому явищі. Вони аналізують довгострокові наслідки посухи для рослин. Результати показують стійку затримку весняної фенології після посушливих періодів.

Фенологія – це “наука про сезонні природні явища” у житті рослин і тварин. Весняна фенологія охоплює процеси розпускання бруньок та озеленіння. Ці події критично важливі для загальної продуктивності екосистем та їхньої здатності поглинати вуглець.

Традиційні моделі розглядають температуру і світло основними чинниками фенологічних процесів. Проте вони не враховують спадщину минулих кліматичних стресів.

Механізми фенологічної затримки

Автори дослідження виділяють два типи механізмів, що зумовлюють затримку весняної вегетації. Перший – ендогенна пам’ять, пов’язана зі змінами всередині самих рослин. Другий – екзогенна пам’ять, зумовлена змінами у довкіллі після посухи.

Результати показують, що екзогенні фактори мають значно більший вплив. Зокрема, тривалий дефіцит ґрунтової вологи та змінені мікрокліматичні умови переважають внутрішні рослинні процеси. Екзогенні впливи перевершують ендогенні у п’ять разів у посушливих регіонах і у два рази у вологих.

Цікаво, що підвищена температура після посухи не пришвидшує, а навпаки, уповільнює відновлення. “Хоча тенденції до потепління зазвичай прискорюють фенологію за нормальних умов, підвищені температури після посухи можуть посилити стрес від нестачі вологи”, – зазначають автори.

Фізіологічно посуха знижує фотосинтетичну здатність рослин. Тривалий дефіцит води порушує синтез хлорофілу та провідність продихів. Навіть після відновлення водопостачання, ці процеси відновлюються повільно.

Комплексний підхід до дослідження

Дослідники використали потужну комбінацію методів для вивчення феномену. Вони синтезували багаторічні наземні спостереження з даними супутникового моніторингу. Така методологія забезпечила безпрецедентну точність аналізу.

Супутникові показники зеленості – NDVI та EVI – дозволили оцінити тонкі фенологічні зміни у великому просторовому масштабі. Дрібнозернисті вимірювання вологості ґрунту надали критично важливу інформацію про гідрологічні умови.

Аналіз охопив різноманітні північні екосистеми з різними кліматичними режимами та рослинними угрупованнями. Це забезпечило розуміння того, як різні біоми реагують на спадщину посухи.

Такий міждисциплінарний підхід дозволив виявити тонкі взаємодії, які залишались невидимими при традиційних методах дослідження.

Каскадні наслідки для екосистем

Затримка весняної фенології має далекосяжні екологічні наслідки. Тривалий період спокою скорочує вегетаційний сезон. Це зменшує загальне поглинання вуглецю та накопичення біомаси.

Зміщення термінів розпускання листя впливає на трофічні взаємодії. Виникає невідповідність між фенологією рослин і життєвими циклами запилювачів та травоїдних тварин. “Порушення усталених екологічних синхронізацій може мати непередбачувані наслідки для всього біорізноманіття”, – попереджають дослідники.

Відкриття спростовує поширене припущення, що глобальне потепління призведе до більш раннього весняного озеленення в усьому світі. Насправді, взаємодія між частішими посухами та зростанням температури може нівелювати або навіть змінити очікувані фенологічні зрушення.

Тимчасова стійкість ефектів посухи охоплює кілька сезонів. Це вказує на те, що ці наслідки не є короткочасними. Більше того, вони можуть посилюватися з повторними посухами.

Практичні висновки для управління екосистемами

Дослідження має важливі практичні застосування. Розуміння механізмів затримки фенології допомагає розробити цілеспрямовані стратегії управління екосистемами.

Зусилля з відновлення мають зосереджуватися на покращенні утримання вологи в ґрунті. Створення буферних мікрокліматичних умов після посухи може скоротити фенологічні затримки.

Результати також підкреслюють необхідність включення ефектів спадщини посухи в екосистемні моделі. Це дозволить точніше прогнозувати реакції рослинних угруповань на майбутні кліматичні зміни.

Врахування взаємодії між посухою та іншими кліматичними факторами критично важливе для ефективного екологічного менеджменту. Особливо це стосується створення стійких до зміни клімату лісових та лучних екосистем.

Переосмислення екологічних індикаторів

Відкриття спонукає переглянути роль весняних фенологічних зрушень як прямих індикаторів потепління. Нова парадигма представляє складнішу картину взаємодій.

Спадщина посухи може стримувати, затримувати або навіть протидіяти фенологічним змінам, зумовленим температурою. Це вимагає інтегрованих підходів, що охоплюють гідрологічні, фізіологічні та кліматологічні фактори.

Дослідження має важливі наслідки для глобального вуглецевого балансу. Затримка весняної фенології зменшує здатність біосфери поглинати антропогенні викиди CO2. Врахування цих результатів у кліматичних моделях надзвичайно важливе для реалістичних прогнозів.

Робота Лю та співавторів відкриває нову сторінку в екології посухи. Вона демонструє, що наслідки водного дефіциту резонують протягом сезонів, впливаючи на динаміку рослинності неочікуваним чином.