Чому марніє зелене серце Африки?

Нещодавній аналіз супутникових даних показав, що в Африці, в тропічному лісі басейну ріки Конго (другому за площею вологому екваторіальному лісі у світі) за останні десять років стало набагато менше зелених рослин. Натомість ліс «побурів».

Дослідження вказує на те, що посуха в басейні Конго, яка триває з 2000-го року, неабияк вплинула на показник «зеленості» значної частини лісу, і за 13 років дослідження він помітно знизився. Цей показник, отриманий за допомогою супутникових спостережень, використовується науковцями як одна зі складових «здоров’я» лісу.

Дослідження, опубліковане 23 квітня у журналі «Nature», використовує дані декількох незалежних супутників для визначення ступеня та характеру впливу тривалої посухи на конголезький тропічний ліс.

Групу дослідників очолив професор Лімінг Чжоу, ад’юнкт-професор метеорології та охорони довкілля Університету штату Нью-Йорк в Олбані. До групи увійшли вчені з Австралії, Китаю, Франції та США.

«Важливо розуміти природу цих змін, оскільки більшість кліматичних моделей стверджують, що тропічні ліси змушені будуть існувати в несприятливих умовах через скорочення кількості водних ресурсів у теплому й сухому кліматі ХХІ століття», - зазначає професор Чжоу.

Тропічний ліс басейну ріки Конго складає чверть від усіх існуючих тропічних лісів світу . Він займає площу 1,8 млн. км ² і територію шести екваторіальних країн.

У цьому лісі мешкає 450 видів ссавців, у тому числі лісові слони, окапі, шимпанзе бонобо й всі три підвиди горил – гірська горила, рівнинна горила й східна рівнинна горила. Також ліс населяють 300 видів рептилій, 200 видів земноводних, понад тисяча видів птахів і більше ніж одинадцять тисяч різноманітних видів рослин.

За словами дослідницької групи професора Чжоу, якщо дефіцит води спостерігатиметься й надалі, він зможе спричинити зміни у структурі тропічного лісу; як наслідок, зменшиться біологічна варіативність і ліс не зможе в такій кількості, як і раніше, поглинати вуглекислий газ. 

Робота цих учених є найбільш комплексним дослідженням наслідків тривалої посухи на конголезький тропічний ліс, хоча подібні дослідження проводилися для визначення ефектів короткотермінових посух 2005-го та 2010-го років на тропічний ліс басейну ріки Амазонки.

«Для попереднього дослідження використовувався показник «зеленості» флори, отриманий із супутникових даних, для встановлення ступеня впливу нетривалих посух на амазонський тропічний ліс. У той же час тропічним лісам на африканському континенті було приділено недостатньо уваги через відсутність наземних вимірювань», - зауважує пан Ранга Майнені, співробітник Бостонського університету й учасник дослідження.

Професор Чжоу і його команда науковців проводили аналіз лісових районів басейну ріки Конго щорічно протягом квітня, травня та червня. Це є перший із двох сезонів дощів на згаданих територіях.

Дослідження виявило поступове зменшення показника «зеленості» конголезького тропічного лісу, появу «бурих» ділянок, що означають повільне пристосування до підвищення сухості. Протилежними були результати дослідження в басейні ріки Амазонки, де через менш тривалі посухи загинула велика кількість рослин.

Зеленим позначений конголезький тропічний ліс (Зображення НАСА).

Поява «бурих» ділянок у тропічному лісі обумовлена зменшенням кількості води, яку рослини отримують у вигляді опадів, вологи у ґрунті, підземних вод і вологи безпосередньо в рослинност і.

Це скорочення обсягів доступних водних ресурсів було частково виявлене за допомогою супутників НАСА, зокрема ТРММ (Супутникова місія з вимірювання тропічних опадів), супутника для виміру розсіювання QuikScat (Quick Scatterometer) та GRACE (Супутникова місія з вивчення гравітаційного поля та клімату Землі). Остання місія є спільним проектом із Німецьким аерокосмічний центром. Науковці також використали новий вегетаційний індекс (EVI), обрахований за допомогою спектрорадіометра MODIS, який розташований на супутнику НАСА «Терра».

«Завдяки поєднанню даних із різних приладів ми підтвердили достовірність результатів спектрорадіометра й отримали нові висновки про екологічні й фізіологічні механізми зменшення показника «зеленості», помічені цим приладом», - говорить учасник дослідження пан Сассан Саатчі, співробітник Лабораторії реактивного руху НАСА, науково дослідний центр у місті Пасадена, Каліфорнія.

Науковці вивчали кліматичні фактори, що негативно впливають на ріст рослинності. Зокрема, на більшості ділянок досліджуваної території спостерігалося підвищення температури поверхні землі. Окрім того, через зменшення рівня хмарності до рослин може доходити більше сонячної радіації . Це зазвичай сприяє фотосинтезу, проте в даному випадку більша кількість сонячного світла здійснює додаткове навантаження на рослини, які й так знаходяться в умовах недостатньої вологості .

Фото: 4 Щорічно з 2000-го по 2012-й роки, впродовж квітня, травня та червня площа поширення «бурої» (позначено коричневим кольором) рослинності переважала обсяг площі рослинності, що знову починає «зеленіти» (позначено зеленим кольором) (Зображення НАСА).

Пан Саатчі стверджує: «Як відомо, ліси басейну ріки Конго витримували помірні кліматичні зміни, тому що протягом останніх сотень років перебували в досить посушливих умовах. Втім, кліматичні аномалії минулих десятиліть як результат кліматичних змін і потепління Атлантичного океану стали причинами сильних посух у тропічних районах, здійснюючи серйозний вплив на ліси».

Вплив кліматичних змін на окремі види рослин у конголезькому тропічному лісі поки що складно визначити. За словами вчених, сухі умови є більш сприятливими для листяних видів рослин, на відміну від вічнозелених.

«Наше дослідження є кроком на шляху до кращого розуміння того, як тропічні ліси Африки реагують на посилення посухи», - зазначає доктор Чжоу. «Нам потрібно вивчити складний спектр процесів, що впливають на флору та фауну тропічних лісів, перш ніж ми зможемо повністю оцінити їхню потенційну витривалість в умовах кліматичних змін».

«Цілком імовірно, що це дослідження є найбільш широким спостереженням за наслідками тривалих посух на тропічні ліси басейну ріки Конго. Воно використовує аналіз даних декількох незалежних дистанційних технічних засобів», - зазначила учасниця дослідження Юйхун Тянь, що працює у Службі супутникових спостережень за станом довкілля Національної адміністрації з питань дослідження океанів та атмосфери.