Исследования показывают, что самые высокие деревья на планете могут обладать важнейшими знаниями для противостояния периодам засухи. Колоссальное дерево, достигающее более 70 метров в тропических лесах, демонстрирует очевидную устойчивость к штормам, засухам и интенсивной конкуренции на протяжении веков.
Основное инженерное препятствие, с которым сталкиваются эти гигантские деревья, — это необходимость проводить воду на десятки метров, от почвы до листьев, особенно когда засуха усиливается. Первоначально возник вопрос, являются ли эти деревья по своей природе более восприимчивыми к засухе, или, наоборот, они могут способствовать устойчивости лесов перед лицом глобального потепления.
Анализы, проведенные за последнее десятилетие, не указывают на единый ответ тропических лесов на засуху. В то время как в некоторых районах крупные деревья страдают непропорционально высокой смертностью, в других случаях они демонстрируют замечательную способность к восстановлению.
В 2015 году анализ, проведенный исследователями, показал, что во время засушливых явлений деревья большего размера с большей вероятностью страдали атрофией роста или гибли по сравнению с меньшими деревьями. Этот вывод казался логичным, поскольку более крупные деревья должны транспортировать воду по более протяженным вертикальным траекториям и более подвержены атмосферным требованиям и солнечному свету в своих высоких кронах.
Гидравлическая теория поддерживала этот взгляд, описывая транспортировку воды как непрерывный столб под напряжением, подобный соломинке. Во время сильной засухи этот столб может разорваться, что приводит к гидравлическому отказу и потенциальной гибели дерева. Исследователи продемонстрировали в 2012 году, что многие виды работают очень близко к пределам своих систем водоснабжения в периоды засухи, что указывает на особую уязвимость крупных деревьев.
Засуха в Амазонии, произошедшая во время теплой фазы сильного события Эль-Ниньо 2015–2016 годов, подтвердила этот первоначальный шаблон. Измерив более полумиллиона деревьев в сотрудничестве с коллегами со всей Южной Америки, было обнаружено, что поглощение углерода лесом практически прекратилось, и наблюдался рост смертности, сосредоточенный главным образом среди самых крупных деревьев.
Однако интересным открытием стало то, что наиболее пострадавшие районы не обязательно были самыми влажными; самые серьезные последствия произошли в лесах, которые уже были адаптированы к относительно сухим условиям, в частности, на окраинах Амазонии. Эти леса содержат виды, привыкшие к сезонной засухе, но тем не менее продемонстрировали высокую чувствительность к водным стрессам и экстремальному жару, доказывая, что регулярная адаптация не гарантирует защиты от исключительно интенсивных событий.
Кроме того, деревья с меньшей плотностью древесины также показали большую уязвимость, что соответствует гидравлической теории. Исследование 2023 года подтвердило, что гидравлические характеристики могут напрямую прогнозировать риск гибели от засухи в амазонских лесах.
В отличие от этого, последствия засухи в африканских тропических лесах во время того же Эль-Ниньо 2015–2016 годов представили иной сценарий. В этих местах снижение роста было более выраженным у меньших деревьев, в то время как более крупные деревья, казалось, были относительно лучше защищены от водного стресса.
Эти противоположные реакции свидетельствуют о том, что нет универсальной реакции на засуху; основная причина гибели может различаться в зависимости от экосистемы, будучи гидравлическим отказом в некоторых случаях и конкуренцией или ограничением углерода в других.
Вопрос сместился с вопроса о том, более ли уязвимы крупные деревья, на понимание того, при каких обстоятельствах возникает эта уязвимость. Недавнее исследование, опубликованное в журнале Nature и анализирующее градиент осадков на Пуэрто-Рико, добавило сложности в картину, показав, что устойчивость к засухе варьировалась даже внутри одного вида, причем деревья в более засушливых условиях демонстрировали большую устойчивость к гидравлическому отказу.
Таким образом, устойчивость лесов зависит не только от присутствующих видов, но и от способности этих видов адаптироваться к местным условиям засухи. Диптерокарпацеи, известные своим монументальным размером, высокой плотностью древесины и большим запасом углерода, доминируют во многих лесах Юго-Восточной Азии и возвышаются над пологом, как небоскребы.
Работая в лесах Борнео, автор подчеркивает сложность изучения этих деревьев из-за крутого рельефа и наличия опорных структур, классифицируя физиологические измерения таких высоких деревьев как экстраординарный подвиг.
Недавние исследования предполагают, что эти гигантские деревья способны преодолевать гидравлический вызов высоты посредством анатомических и физиологических модификаций, сохраняя свою гидравлическую функцию, несмотря на большой размер. Это подразумевает, что размер сам по себе может не быть определяющим фактором уязвимости, а скорее индикатором воздействия более интенсивных и неблагоприятных условий в кроне.
Хотя по-настоящему гигантские деревья редки и мало изучаются в долгосрочных лесных инвентаризациях, современный научный консенсус заключается в том, что не существует единственного правила для прогнозирования того, как леса будут реагировать на засуху.