Леса в условиях аномальной жары: как деревья справляются с экстремальной жарой

В жаркое лето 2023 года международная команда исследователей из Швейцарского федерального института исследований леса, снега и ландшафта (WSL) и Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) изучала влияние экстремальных температур на леса в Швейцарии, южной Франции и Испании.

Измерение температуры крон

Исследователи использовали дроны с инфракрасными тепловизионными камерами для измерения температуры верхнего слоя листьев в лесах в жаркие дни. Также измерялись фотосинтез и потеря воды листьями на ветвях в кронах. Для доступа к вершинам крон дуба скального (Quercus petraea) в Базельской Юре (высота ~30 м) использовался кран, во Франции для дуба каменного (Quercus ilex) — строительные леса, а в Испании низкорослый дуб кермесовый (Quercus coccifera, ~1.5 м) изучался без специальных приспособлений.

Результаты и термостойкость

Данные показали, что листья в верхней части крон достигали температуры до 50°C при температуре воздуха около 40–42°C. Исследователи оценили термостойкость, подвергая листья воздействию повышающейся температуры в водяной бане и измеряя разрушение фотосинтетической активности.

• Критические температуры для листьев начинались почти с 50°C.
• Дубы во Франции и Испании выдерживали температуру листьев до 51°C и 53°C соответственно.
• Дуб скальный в Швейцарии показал рекордную термостойкость — до 59°C.

По словам руководителя исследования Шарлотт Гроссьорд, такая высокая термостойкость у дубов значительно превышает показатели некоторых хвойных пород, изученных ранее в Швейцарии.

Механизм охлаждения

Деревья пережили жару благодаря сочетанию двух процессов:

1. Пассивное испарение воды через поверхность листа, которое продолжалось даже когда устьица (поры на нижней стороне листа) были закрыты для активного газообмена.
2. Высокая врожденная термостойкость тканей.

Эти механизмы охлаждали листья достаточно, чтобы они не достигли критического порога. Засохли и побурели только наиболее открытые солнцу листья на самой вершине кроны.

Последствия для лесного хозяйства

Исследование, опубликованное в журнале Global Change Biology, указывает, что лиственные деревья могут пострадать при учащении волн жары, особенно если она сочетается с засухой (как это было с буками в Швейцарии летом 2018 года). Термостойкость сильно варьируется: у деревьев из прохладных регионов (например, Скандинавии) максимальный порог составляет всего 35°C, в то время как некоторые тропические растения выдерживают почти 60°C.

Гроссьорд подчеркивает, что технологии дистанционного зондирования (дроны, спутники), уже применяемые в сельском хозяйстве для мониторинга орошения, могут быть использованы и в лесном секторе для раннего обнаружения признаков теплового стресса у деревьев.