Drzewa na dalekiej północy gromadzą więcej biomasy w korzeniach, a mniej w liściach, a igły utrzymują się na drzewach w zimnym klimacie znacznie dłużej niż w ciepłym. Dzięki nowym badaniom można będzie urealnić modele dotyczące m.in. pochłaniania CO 2 przez lasy.

Badania międzynarodowego zespołu - w którego skład weszli naukowcy z USA, Polski, Australii, Niemiec i Chin - rzucają nowe światło na słabo wcześniej poznane zagadnienia związane z retencją węgla w lasach. Dwie prace na ten temat opublikowano we wrześniu w prestiżowym czasopiśmie Narodowej Akademii Nauk USA – „PNAS”.

„Chcemy wiedzieć, jak funkcjonują drzewostany w skali makro. Lasy na naszej planecie zajmują prawie 30 proc. powierzchni lądów - blisko 4 mld hektarów - i są w znacznym stopniu odpowiedzialne za utrzymanie życia na Ziemi” - powiedział w rozmowie z PAP uczestnik badań, prof. Jacek Oleksyn z Instytutu Dendrologii PAN w Kórniku. Wyjaśnił, że aż połowę suchej masy drzew stanowi węgiel. Pobierany jest on przez rośliny z powietrza w postaci dwutlenku węgla. Liście drzew w procesie fotosyntezy przekształcają CO2 do postaci związków organicznych i wytwarzają jako produkt uboczny tlen. 

„Węgiel akumulowany przez drzewa jest jednym z najważniejszych ogniw obiegu tego pierwiastka w biosferze. Dokładne prognozowanie zmian CO₂ – jednego z głównych gazów cieplarnianych - będzie możliwe jedynie wówczas, gdy będziemy w stanie właściwie obliczać i prognozować akumulację biomasy w liściach, gałęziach, pniach i korzeniach drzew leśnych” - zaznacza Oleksyn. Dodaje, że opracowanie właściwych modeli obliczania biomasy w drzewostanach jest bardzo ważne m.in. w prognozowaniu konsekwencji pożarów czy wycinki lasów na zmiany klimatyczne.

Tajemnice igieł

Jedna z opublikowanych w „PNAS” prac dotyczy długości utrzymywania się igieł drzew w lasach borealnych - w tym przypadku lasów z północy Europy i Ameryki. Dotychczas niewiele wiadomo było o tym, jaka jest zmienność długość życia igieł rosnących tam drzew i jakie są tego ekologiczne konsekwencje. Na przykład w przypadku sosny przyjmowano, że igły utrzymują się ok. 2-3 lat (tyle, ile żyją igły w klimacie umiarkowanym, np. w Polsce). Tymczasem badacze wykazali, że w lasach borealnych igły zanim opadną, przetrwać mogą nawet 9-13 lat. „W miarę przesuwania się z cieplejszych warunków na południu do chłodniejszych na dalekiej północy wzrastała długość utrzymywania się igieł na pędach i jednocześnie spadała ich zdolność asymilacyjna” - powiedział prof. Oleksyn. Wyjaśnił, że igły na dalekiej północy są znacznie krótsze i charakteryzują się mniejszym potencjalnym natężeniem fotosyntezy. „Dzięki tym badaniom możemy inaczej spojrzeć na dynamikę procesów w biosferze” - skomentował badacz.

Z kolei druga z prac opublikowanych w „PNAS” dotyczy tego, jak klimat wpływa na rozkład biomasy w drzewach. Okazało się, że w miarę przesuwania się od cieplejszych do chłodniejszych warunków klimatycznych, zwiększa się udział biomasy korzeni w masie całych drzew, a zmniejsza się biomasa liści. Badania wykonano na największej dotychczas bazie danych obejmującej ponad 6 tys. drzewostanów z 61 krajów. Jak informuje prof. Oleksyn, w dotychczasowych modelach przyjmowano zazwyczaj, że korzenie stanowią około 20 proc. masy drzewa. Jednak dane zebrane przez zespół badaczy pozwoliły na weryfikację tych założeń. Okazało się, że w warunkach tropikalnych korzenie stanowią tylko kilkanaście procent masy drzew, a na dalekiej północy - nawet 40 proc. masy drzew.

Jak policzyć węgiel

Badacz wyjaśnia, że w tropikach – w odróżnieniu od lasów borealnych – drzewa nie mają zazwyczaj problemu z dostępem do wody i składników mineralnych, dlatego nie ma tam konieczności nadmiernej rozbudowy drobnych korzeni chłonnych. Drzewa w lasach deszczowych rosną też często w większym zagęszczeniu, co zmniejsza oddziaływanie na nie silnych wiatrów. Ogranicza to potrzebę inwestycji w rozbudowane systemy korzeniowe przytwierdzające drzewa do podłoża. Zwiększona – w porównaniu do roślin z chłodnych terenów – alokacja biomasy do liści wynika po części z ich odmiennej morfologicznej i anatomicznej struktury koniecznej do ochrony przed często występującymi tam owadami i zwierzętami liściożernymi.

„Uzyskane wyniki umożliwiają stworzenie realistycznych szacunków biomasy i węgla zakumulowanego w różnych częściach drzew, co może znacząco poprawić jakość modeli określających wpływ zmian klimatycznych na obieg węgla w ekosystemach leśnych w skali globalnej” -  skomentował prof. Oleksyn. Prace badawcze prowadzone przez prof. Oleksyna były częściowo finansowane przez Narodowe Centrum Nauki w ramach projektu badawczego „Maestro”.

Źródło: PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala