Как потепление климата изменит будущее наших лесов

Насекомые опустошают леса с беспрецедентной скоростью, и спутники НАСА наблюдают за изменениями ландшафта.

В течение последнего десятилетия склоны гор по всей Северной Америке постепенно приобретают ржаво-красный оттенок, поскольку миллионы сосен погибают от нашествия насекомых, численность которых возросла из-за изменения климата. В конце концов, лес становится сухим, скелетообразным серым, оставляя после себя лишь огромные запасы горючего материала для лесных пожаров. Сегодня новые спутниковые данные и наземные наблюдения помогают биологам и специалистам по землепользованию по-новому взглянуть на эту тенденцию. И они обнаруживают, что насекомые побеждают, меняя целые леса ради самих деревьев.

Главным вредителем является горный сосновый жук , блестящее черное насекомое длиной не более трети дюйма. Его крошечные размеры скрывают его способность уничтожать целые леса. В конце лета взрослые жуки слетают с деревьев с желтой или красной хвоей, которыми они питались в детстве, и ищут старые деревья большого диаметра, чтобы отложить яйца. Жуки прокладывают ходы под корой, часто посылая химические сигналы, которые привлекают других жуков. Каждая пара откладывает от 60 до 75 яиц, большинство из которых вылупятся. После этого личинки зарываются глубже в дерево, чтобы спрятаться на зиму, вырабатывая спирт, который служит антифризом. Личинки питаются весной и окукливаются в начале лета, покидая деревья в конце июля, чтобы начать цикл заново. Обычно их жизненный цикл длится один год, но, по словам биологов, в некоторых местах в более теплые сезоны он увеличивается до двух лет.

Как правило, холодные зимы губят большое количество жуков, объяснил Фил Таунсенд, профессор лесной экологии в Университете Висконсина в Мэдисоне и один из авторов нового исследования, изучающего реакцию деревьев на изменение аппетита жуков.

«Больше нет тех низких ночных температур, до 40 градусов и ниже, которые необходимы зимой для уничтожения большого количества зимующих короедов», — сказал он. «В результате, если со временем количество выживших особей немного увеличится, их популяция возрастет».

Это означает, что жукам, возможно, придется искать пищу в другом месте, и они начинают осваивать новые виды, сказал Таунсенд. Целые леса меняются за считанные годы.

Четыре десятилетия наблюдений с помощью спутника Landsat проливают свет на это явление. Новая компьютерная программа, способная обрабатывать и визуализировать огромные объемы спутниковых данных, выявила некоторые неожиданные нарушения в лесах страны, сообщает НАСА . Начиная с 1980-х годов, состояние деревьев ухудшилось по всему Тихоокеанскому Северо-Западу, и новый анализ показывает, что виной тому насекомые.

В видео ниже вы увидите меняющиеся цветовые сигналы, отражающие изменения в лесном покрове и состоянии растений. Вблизи вулканов «Три сестры» в 1990-х и начале 2000-х годов сосновые жуки-короеды опустошали сосны скрученные. Вблизи гор Худ и Рейнир лесной покров меняется в ответ на нашествие западного елового листоеда, который питается хвоей хвойных деревьев, а затем в конце лета окукливается в бабочек.

Первоначально специалист по дистанционному зондированию Роберт Кеннеди из Бостонского университета поставил перед собой цель изучить пожары и сплошную вырубку лесов, что также можно увидеть на видео. Он не ожидал заметить более тонкие, но более масштабные изменения, вызванные вспышками численности насекомых. Это работает потому, что каждое изображение Landsat, охватывающее территорию размером 115 на 112 миль, предоставляет данные о длинах волн света, отражаемых или излучаемых лесами. Вы можете увидеть, как лес подвергается атаке, а затем — медленно восстанавливается.

На местах ситуация немногим лучше. Таунсенд, чья работа связана с пробиранием сквозь снег и отдаленные леса в северных Скалистых горах и Каскадных горах, сказал, что разные деревья по-разному приспособлены к борьбе с этими насекомыми. Их любимая мишень — сосна скрученная, которая в процессе эволюции научилась выделять определенные феромоны для отпугивания жуков и выплевывать их, утолщая флоэму (самый внутренний слой коры), где насекомые проникли внутрь. Жуки тоже эволюционировали и теперь используют некоторые из раздражающих веществ деревьев для синтеза феромонов, которые привлекают еще больше жуков.

Другим деревьям повезло еще меньше. Наряду с улучшением шансов на выживание, более теплые зимы означают расширение ареала обитания насекомых, которые начинают питаться соснами белокорыми. Таунсенд и его коллеги из Вашингтонского университета опубликовали в канун Нового года статью , демонстрирующую, что эти деревья — самые высокогорные виды деревьев на Земле — не обладают устойчивостью к вредителям. Пока что жуки предпочитают сосны скрученные, обнаружил Таунсенд, но в конечном итоге они переместятся в насаждения, состоящие исключительно из белокорых сосен, и не найдут никаких препятствий для проникновения.

«Как только они вырастут на больших высотах, где будет расти только сосна белокорая, их больше не будет. Им конец», — сказал он.

Почему всё это важно? Во-первых, сосна белокорая эволюционировала в негостеприимной местности, где были низкие температуры и разреженная атмосфера, а значит, она растёт медленно. Деревья растут 80 лет, прежде чем смогут размножаться – древесным хворостам требуется менее половины этого времени – и они могут жить 1000 лет. По мере того, как поколения деревьев погибают от нашествия насекомых, их место занимают более быстрорастущие виды. «Белокорькая пихта больше не будет доминирующим видом, каким она была раньше», — сказал Таунсенд.

Сосны белокорые являются важным источником пищи для многих видов птиц и служат своего рода естественными снегозащитными барьерами, замедляя таяние снега и позволяя ему постепенно стекать в горные ручьи и реки. Без них зимний снег будет таять быстрее.

В случае с еловым листовертом деревья не обязательно погибают от потери нового прироста за один сезон, но постоянные визиты этих насекомых в конечном итоге приводят к их гибели. В конце концов, у листовертов заканчивается пища, и они улетают, и лес начинает восстанавливаться. Единственное, что может разорвать этот цикл и сохранить существующие виды лесных растений в том виде, в каком они развивались, — это избавиться от большого количества насекомых.

«Решение проблемы заключается в том, чтобы зимы были холодными», — просто сказал Таунсенд. «Возможно, нам посчастливится пережить две холодные зимы подряд, что тоже поможет. Но эта тенденция, похоже, скоро исчезнет».

В итоге? Леса будущего будут состоять из других деревьев, с новыми видами, занимающими новые экологические ниши. И это будет прямым следствием глобального потепления.

Rebecca Boyle “How A Warmer Climate Will Change Our Future Forests”

Перевод статьи «How A Warmer Climate Will Change Our Future Forests» автора Rebecca Boyle, оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык