В исследовании, опубликованном в журнале Nature Geoscience, экологи растений из Университета Байройта показали, как глобальное изменение климата влияет на наземные экосистемы Земли. Изменения в активности растительности в большинстве случаев можно объяснить изменениями температуры и влажности почвы, в то время как изменения солнечной радиации и уровня CO2 в атмосфере редко играли доминирующую роль.

В некоторых изученных экосистемах годы повышенной активности растительности сменялись годами пониженной. Такие изменения тенденции ставят вопрос о том, будут ли наземные экосистемы продолжать вносить значительный вклад в поглощение атмосферного углерода.

Исследовательская группа под руководством профессора д-ра Стивена Хиггинса, заведующего кафедрой экологии растений Байройтского университета, связала данные глобального дистанционного зондирования за последние 40 лет с новой динамической моделью роста растений. Эта модель позволяет определить климатические факторы, участвующие в глобальном изменении климата, которые приводят к изменению растительности.

К этим факторам относятся температура воздуха, температура почвы, влажность почвы, солнечная радиация и уровень CO2 в атмосфере. Метод впервые позволяет отнести измеренные изменения в активности растительности к отдельным климатическим факторам.

"Возможность установить причинно-следственные связи между элементами изменения климата и изменениями растительности, и тем самым выявить влияние отдельных климатических параметров, таких как температура и осадки, является важным шагом вперед для исследования экосистем. Он предоставляет доказательства того, что антропогенное изменение климата уже изменяет экосистемы Земли. Основываясь на полученных таким образом знаниях, мы можем лучше понять, почему экосистемы Земли меняются. Эти знания, безусловно, ценны для руководства экологической и климатической политикой", - говорит Хиггинс.

"Ранее мы могли обнаружить изменения в активности растительности, но часто было трудно сказать, действительно ли эти изменения вызваны изменением климата. Даже в самом последнем докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) содержится на удивление мало примеров, когда наблюдаемые изменения в экосистемах можно было убедительно объяснить климатическими изменениями", - добавляет доктор Тимо Конради, соавтор и научный сотрудник кафедры экологии растений.

Новое исследование основано на десятилетиях спутниковых наблюдений, проведенных на 100 исследовательских площадках, распределенных по всем континентам. В этой выборке объектов исследования каждая из основных экосистем Земли представлена как минимум пятью примерами: тропические вечнозеленые леса, бореальные леса, леса умеренного пояса, саванны, кустарники, луга, тундра и средиземноморские экосистемы.

Изменения растительности на этих участках, наблюдаемые со спутников, были оценены для определения степени, в которой изменения растительности могут быть объяснены изменениями температуры воздуха, температуры почвы, влажности почвы, солнечной радиации и уровня CO2 в атмосфере. Взятые вместе, эти анализы указывают на некоторые глобальные тенденции: Экосистемы в сухих и теплых местах, особенно саванны и некоторые луга, реагировали в первую очередь на изменения влажности почвы.

Напротив, экосистемы в более холодных местах, таких как бореальные леса, леса умеренного пояса и тундры, были особенно чувствительны к изменениям температуры. Удивительно, но изменения в атмосферном CO2 и солнечной радиации редко оказывали доминирующее влияние на изменения растительности.

"Наши результаты показывают, как долгосрочные записи дистанционного зондирования могут поддержать и значительно продвинуть исследования экосистем. Особенно в этой области, тесное международное сотрудничество по-прежнему будет необходимо для выявления влияния климатических факторов в глобальном масштабе и эффективного понимания того, как и почему изменяются экосистемы в различных регионах мира", - говорит соавтор Эдвард Мухоко, магистр наук из Намибии.

В настоящее время он защищает докторскую диссертацию на кафедре экологии растений и специализируется на геоинформационных системах, методах дистанционного зондирования и геостатистике.

Исследователи из Байройта обнаружили значительные свидетельства изменения тенденций в различных климатических зонах Земли. Оказалось, что во многих местах повышение температуры воздуха и почвы вначале усиливало активность растительности в течение десятилетий, вызывая "озеленение", которое было видно из космоса. Однако продолжающееся повышение температуры может в какой-то момент привести к высыханию почвы, что приведет к снижению активности растительности. Поэтому более поздние части спутниковых данных свидетельствуют об "озеленении" экосистемы на некоторых участках.

Полевые исследования в тропических лесах, измеряющие изменения в размерах деревьев, выявили аналогичный разворот тенденции. "Если этот разворот тенденции подтвердится дальнейшими исследованиями, это будет действительно тревожно, поскольку в прошлом наземные экосистемы, "зеленея" на протяжении десятилетий, поглощали значительную часть антропогенных выбросов углерода. До сих пор эта услуга по поглощению углерода, предоставляемая растительностью, спасала нас от более драматического изменения климата", - объясняет Хиггинс.