Сосновые леса Пондероза в Сьерра-Неваде, уничтоженные западными сосновыми жуками во время мегазасухи 2012-2015 годов, не восстановятся до плотности, существовавшей до засухи, что приведет к сокращению важного хранилища атмосферного углерода.

"Леса хранят огромное количество атмосферного углерода, поэтому, когда западные сосновые жуки уничтожают миллионы деревьев, углекислый газ возвращается в атмосферу", - говорит Закари Роббинс, постдоктор Национальной лаборатории Лос-Аламоса.

Роббинс - автор-корреспондент новой работы, опубликованной в журнале Frontiers in Environmental Science, о накоплении углерода в живых соснах пондероза в Сьерра-Неваде в Калифорнии.

"Мы также обнаружили, что поскольку так много деревьев погибло во время мегазасухи, риск повторного огромного вымирания в этом веке гораздо меньше, потому что у короедов будет меньше деревьев-хозяев", - сказал он.
Неоднозначное воздействие

Тем не менее, последствия неоднозначны. Вспышки западного соснового жука, вызванные изменением климата, будут продолжаться, ограничивая восстановление лесов после засухи.

"Некоторые потери углерода не будут ресеквестрированы в деревьях, но меньшее количество деревьев на ландшафте уменьшает серьезность вспышек западного соснового жука", - сказал Роббинс. "Похоже, что в определенный момент лес достигает равновесия".

Жуку необходима минимальная плотность деревьев для поддержания взрывного роста популяции. "В нашей работе мы обнаружили, что по мере того, как леса достигают определенного порога плотности сосны пондероза, в них экспоненциально возрастает вероятность отмирания, вызванного западным сосновым жуком", - сказал Роббинс.

Сложное взаимодействие между изменением климата, погодой, деревьями и жуками приводит к гибели лесов пандероза в Калифорнии и других регионах. Во время засухи 2012-2015 годов в Сьерра-Неваде погибло примерно 129 миллионов деревьев различных видов.

Поглотитель углерода или источник углерода?

Будучи поглотителями углерода, леса связывают (хранят) более десятой части выбросов парниковых газов в Соединенных Штатах. Деревья могут использовать растущее количество углерода в воздухе для роста и, таким образом, фиксировать больше углерода в виде древесины.

"Если нет никаких возмущений, например, вспышки численности жуков, то углерод накапливается, но когда жуки приходят с более высокими температурами изменения климата, их популяции развиваются быстрее", - сказал Чонгган Сюй, старший научный сотрудник Лос-Аламоса и соавтор работы. "Меньше жуков погибает зимой из-за более теплых минимальных температур".

Добавьте сюда засуху, вызванную климатом, и "все это способствует более частым вспышкам численности жуков", - сказал Сюй.

"Экосистема в корне изменилась под воздействием изменения климата", - сказал Сюй. "Это означает, что лес не может восстановиться до уровня углерода, который был до засухи".

Во время вспышки эпидемии миллионы деревьев погибают и начинают выделять углерод обратно в атмосферу в результате микробного распада.
Нарушитель углеродного бюджета

Сюй говорит, что для составления бюджета углерода в будущем крайне важно учитывать влияние на восстановление лесов, вызванное вспышками жуков и другими возмущениями, такими как засуха и пожары. Составление углеродного бюджета подразумевает понимание того, как управлять выбросами углерода, чтобы предотвратить катастрофическое потепление.

Повышение температуры также усугубляет последствия засухи. "В прошлом трехлетняя засуха оказывала существенное влияние на гибель деревьев", - говорит Сюй. "Но в более теплом будущем двухлетняя засуха может иметь такие же последствия".

Роббинс, Сюй и их коллеги смоделировали леса и динамику жуков на 31 участке, где преобладают сосны пондероза в центральной и южной частях Сьерра-Невады. Для изучения роста деревьев, восстановления и фоновой смертности они смоделировали смертность и фенологию насекомых (циклические биологические события), защиту деревьев и атаки насекомых.

Они рассмотрели два периода - 2006-2018 и 2018-2100. Команда использовала данные наблюдений и моделирования для моделирования климата для каждого участка на 2006-2018 годы, а для прогнозов на 2018-2100 годы они использовали только данные климатической модели.
Вспышки в Калифорнии и за ее пределами

Работа имеет последствия для лесов пандероза за пределами Калифорнии.

"Многие из описанных нами взаимодействий очень похожи на те, которые наблюдаются на Западе, где потепление температуры способствует росту популяций жуков, а густые леса с деревьями, испытывающими стресс, будут продолжать испытывать стресс из-за будущей засухи", - сказал Роббинс. Это увеличит риск вспышек". Наша работа посвящена Калифорнии, но это фундаментальная проблема, и мы ожидаем, что она найдет отражение во многих лесах на западе США".

Сюй и Роббинс сказали, что их результаты отражают то, о чем землеустроители знают уже много лет: Перегруженные сосновые древостои особенно восприимчивы к вспышкам жуков. Поскольку засухи становятся все более суровыми, управляющим, возможно, придется сокращать плотность леса путем активного управления, чтобы снизить повышенный риск.

"Наши данные показывают, что от этих проактивных процессов управления можно получить много пользы", - сказал Роббинс.

В смежной работе, опубликованной в 2022 году, Роббинс, Сюй и соавторы опубликовали новую схему моделирования для оценки риска, который представляют короеды для многих лесных экосистем в условиях изменения климата. Сложив вместе эффекты ослабления защитных сил деревьев (от 15% до 20%) и увеличения популяции короедов (20%), команда определила, что на 35%-40% больше сосен пондероза погибнет от нападения жуков при каждом градусе Цельсия потепления.