Трябва да овладеем науката за горите преди да е станало твърде късно


Сп. Българска Наука, брой 161:

***

Дърветата са нашата най-голяма въглеродна надежда. Нашият най-голям приоритет трябва да бъде да подкрепяме учените, които ги изучават.

 

Разбирането на човечеството за това как горите реагират на промените в климата е смущаващо малко. Да  вземем за пример въглеродното облагородяване на въздуха – феноменът, чрез който растенията приемат повече въглероден диоксид докато концентрацията му във въздуха се увеличава. Това е едни от основните механизми, чрез които природата ни е спасила от най-лошите климатични промени до сега, но знаем много  малко за бъдещото му продължение във времето. Всъщност, изследователите не разбират в цялост как климатичните промени влияят на многобройните процеси, случващи се в горите. Сложните неразрешени въпроси са свързани с начина, по който климатичното затопляне влияе на здравето на горите и как се повлиява функцията на горите да изсмукват въглеродния диоксид, както и дали се променят условията за живот в горските екосистеми. Горите са нашата животоподдържаща система и ние трябва по-внимателно да се грижим за нея. 

Шест доклада от тази седмица в електронното издание Nature ни предоставят важни прозрения по тези въпроси. Освен това те наблягат на някои от предизвикателствата, които трябва да се преодолеят, за да  разберем напълно потенциала на горите в борбата ни против климатичните промени. Тези  предизвикателства не са свързани само със самата наука, но и с начина, по който учените, изучаващи горите, си взаимодействат, как са финансирани (особено когато е замесено и събиране на данни) и как са обучени.

Лесознанието (науката за изучаване на горите) е смесица от дисциплини. Еколозите и ботаниците измерват растежа на дърветата, хранителните вещества в почвата и други параметри в хиляди горски участъци по целия свят. Физиците наглеждат факторите като височината на горите и горската биомаса над земята, използвайки данни от дистанционно наблюдение с дронове и сателити. Експерименталните учени изследват как горите биха реагирали при един затоплящ се свят като изкуствено променят фактори като температура или нивата на въглеродния диоксид в експериментални участъци. Част от данните, които те създават, се използват от още едно научно общество – моделисти (the modellers) – създатели на динамични глобални растителни модели (ДГРМ). Тези модели симулират как въглеродните и водни цикли се променят при изменения в климата и от своя страна захранват с информация по-обширни модели за изучаване на Земята и други климатични модели от този тип, които дават идеи за промяна в държавната политиката на страните.


Разбери повече за БГ Наука:

***

Различни ДГРМ правят различни предсказания за това колко дълго още горите ще продължат да абсорбират въглеродните емисии, произлизащи от човешката дейност. Една от причините за тези разлики е защото моделите лесно се изменят при различните допускания за процесите в горите. Има много влияния – включително температура, влага, пожари и хранителни вещества – които се изучават обикновено изолирани едни от други. В действителност, те си взаимодействат един с друг и в резултат влиянието им се променя. 

Не всички модели например отчитат, че липсата на фосфор в почвата може да има овлажняващ ефект при въглеродното облагородяване. Голяма част от централна и източна Амазония е бедна на фосфор и изследване е показало, че при въвеждане на лимит при фосфора в ДГРМ, може да се намали карбоново облагородяващия ефект. Тази седмица, Хелен Фернанда Виана Кунха от Националния институт за изследване на Амазония в Манауш, Бразилия и нейните колеги изложиха много въздействаща демонстрация на това как малките количества на фосфор в почвата намаляват карбоновата абсорбираща функция на стара амазонска гора.

Модели, симулиращи разрастването на север на бореалните (северни) гори при повишаване на  температурите също имат липсващи влияния, съгласно Роман Диал и неговите колеги от Тихоокеанския университет Аляска в Анкъридж. Те съобщават днес, че популацията на белия смърч изненадващо е мигрирала на север към арктическата тундра. За да се обясни това е необходимо да се вземат предвид зимните ветрове (които улесняват разпръсването на големи разстояния) както и наличието на дебел слой сняг и хранителни вещества в почвата (които благоприятстват растежа на растенията).

Моделите често се  базират на малък брой видове дървета – например вечнозелени широколистни или вечнозелени иглолистни дървета. Те са избрани като представители за поведението на над 60 хиляди дървесни вида в цялата планета. Но еколозите разкриват, че биологията на всеки отделен вид е от значение когато става въпрос за ефекта на климатичните промени върху съответното дърво.

 

 

Дейвид Бауман от Института за промяна на климата към Университета Оксфорд, Обединено Кралство и неговите колеги съобщават през май, че смъртността при 24 влажни тропически парцела в северна Австралия се е удвоила през последните 35 години (и продължителността на живота се е намалила на половина), очевидно под влиянието на увеличаващото се изсушаване на въздуха. Но тези резултати са усреднените данни от 81 доминиращи дървесни вида: степента на смъртност варирала значително между  видовете, като различията изглежда са били свързани с плътността на дървото.

Питър Райх и неговите колеги от Института по Биология на глобалната промяна към Университета Мичиган в Ан Арбор сега съобщават, че умерени промени в температурата и валежите са довели до променливи степени на растеж и оцеляване на различни видове в южните бореални гори. Видовете, които се развивали  добре, били рядкост. 

Липсата на проучвания на множество фактори едновременно означава, че учените правят открития, които заплашват заключенията на моделите. Пролетта идва по-рано при умерените гори и повечето модели допускат, че при увеличаване на сезона на растеж, ще се увеличи и дървесно-стеблената биомаса. Обаче нищо такова не се установява то Кристина Андерсон-Тейхейра и нейните колеги от Института за консервационна биология Смитсониан към Фронт Роял, Вирджиния, които изследват гори с умерено количество на дървета, чиито листа падат периодично.
Моделистите са наясно от необходимостта да включат повече компоненти в техните модели както и от  потенциала, който имат увеличаващите се компютърни мощности. Но те се нуждаят от повече данни за това. 

 

Проблем с непрекъснатостта

За да се събере полезна информация за моделите, е необходимо да се правят продължителни и дългосрочни наблюдения, които зависят от възможността да се  намери дългосрочно финансиране. Да се постигне такава непрекъснатост е проблем както за дистанционните наблюдения, така и за наземните операции. Първите могат да струват стотици и милиони долари, но стойността на дългосрочните данни е огромен, както е демонстрирано от екип, воден от Джовани Форзиери от Университета на Флоренция в Италия. Изследователите са използвали данни, събирани в продължение на 20 години от сателити, които показват, че почти една четвърт от световните незасегнати гори вече са достигнали критичния праг за внезапно влошаване. Но дори и наземните изследвания за събиране на данни, които струват много по-малко в сравнение, с усилие успяват да постигнат финансова стабилност.

Важни наземни операции включват обсерваторията за глобално наблюдение на горите (ForestGEO), част от Института за тропически изследвания Смитсониан, чиято главна квартира е във Вашингтон. Тези изследвания проследяват 7.5 милиона отделни дървета в парцели по целия свят. Количеството работа, която се извършва по проекта е колосална. Например, в момента, ForestGEO провежда осмото петгодишно преброяване на участък в полуостров Малайзия. То включва определяне на вида на всеки един от 350 хиляди дървета (има над 800 вида, които растат там) и измерване на обиколката на всеки ствол. За целта ще са необходими 16 квалифицирани човека на година, които да измерят всички дървета. Забавяния при финансирането на ForestGEO са спирали подобни статистически преброявания на участъци в други  държави, част от които Папуа Нова Гвинея, Виетнам, Бруней и Еквадор.

Бъдещето на участъците в Северен Куинсланд, които са снабдили Бауман с редките непрекъснати данни, обхващащи период от 49 години, е несигурно. Те са били наблюдавани от 1970 г. от австралийската публична агенция за финансиране на научни изследвания CSIRO – първоначално на всеки две години, след това на всеки пет години. През 2019 г., наблюденията на парцелите е започнало да се извършва на всеки 50 години заради съкращението на финансирането на CSIRO, което е принудило учените да търсят нови източници на финансиране.
Без постоянно финансиране, организации като ForestGEO не могат да обучат изследователите с необходимите за тях умения и те не могат да събират данни за периоди по-дълги от времето, за което са наети и проекта се финансира. „Ние обучаваме хора и после ги губим заради несигурността на работата“, казва Стюарт Дейвис, който е начело на ForestGEO.

 

 

Различни групи от изследователи се опитват да огласят тези проблеми. ForestGEO координира Алианса за наука за тропическите гори, като се опитва да улесни споделянето на данни и като поддържа духа и кариерата на обучените кадри и учените, които извършват по-голямата част от събирането на данни – много от които живеят в страни с ниски или средни доходи на населението.
Но ние се нуждаем и от много по-креативни механизми за финансиране, които да изведат дългосрочните наблюдения на парцелите от цикли на финансиране по три и пет години. Например, космически  агенции, които финансират сателитите за дистанционно наблюдение могат да работят съвместно с други  финансиращи агенции, така че мисиите за наблюдение на земята да включат напълно финансиран компонент за наземно събиране на данни – което в крайна сметка е от решаващо значение за комбиниране и сравняване на техните резултати. Списанията също биха могли да направят повече, за да ценят и стимулират производството на дългосрочни набори от данни.

И има нужда от повече интердисциплинарност. Министерството на енергетиката на САЩ финансира проект, наречен NGEE–Tropics(Next-Generation Ecosystem Experiments–Tropics), в който моделистите ще работят с емпирични изследователи, както наблюдателни, така и експериментални, които изучават тропическите гори, за да създадат пълен, богат на процеси модел на такива гори. Това е окуражаващо и идеята може да бъде продължена. Това, което е необходимо, е инициатива, която обединява дисциплините към целта за изграждане на по-добро разбиране на горските процеси. Освен всичко друго, подобна инициатива би насърчила изследователите в различни дисциплини да вземат предвид нуждите на другите от данни, когато планират своите проекти.
За да проработи това, трябва да осъзнаем, че надеждата за науката за горите се осланя на данни, събирани в продължение на десетилетия. Шансовете ни да преборим климатичните промени са малки, но те ще се стопят още повече ако забравим основите за проучване на нашата планета.

 

Превод: Катерина Мутафова

Източник: https://www.nature.com/articles/d41586-022-02182-0


Включи се в списъка ни с имейли – получаваш броеве, статии, видеа и всичко, което правим за популяризирането на науката в България.