Что происходит с лесами Европы? Почему гибнет всё больше деревьев после идеальной весны

В апреле лес, полный листвы, кажется здоровым. Почва ещё сохраняет зимнюю влажность, мягкие температуры ускоряют рост, и кроны расправляются. Через два или три месяца те же деревья могут оказаться с корнями, погружёнными в уже подсохшую почву, и количеством листвы, которое трудно поддерживать. Казавшаяся столь идеальная весна подтолкнула лес к истощению ресурсов, доступных ему в данный момент.

Это одно из самых удивительных выводов нового исследования, опубликованного в Nature Communications, которое анализировало растущую смертность деревьев во французских лесах. Необычно тёплые или обильные осадками весны оказываются связаны с более высоким риском гибели в последующие годы, особенно для высоких деревьев умеренного пояса, таких как белая ель.

Около двадцати лет в европейских лесах накапливаются сигналов, которые трудно игнорировать. Буки становятся коричневыми в разгар лета, красные ели подвержены нашествию короеда, штормы рассыпаются стволами, которые казались ещё прочными. В некоторых областях состояние лесов опустилось ниже показателей восьмидесятых годов, когда загрязнение воздуха наносило тяжёлый урон растительности.

Сушь, паразиты и штормы объясняют часть кризиса. Новые данные показывают более долгую и менее заметную последовательность, складывающуюся из климатических аномалий, которые накапливаются в течение года и могут подготовить гибель дерева за месяцы до появления первых сухих листьев.

Ольтре mezzo milione di alberi sotto osservazione

Группа международных учёных, координируемая Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement во Франции и Швейцарским федеральным институтом исследований леса, снега и ландшафта (WSL), использовала данные Национального лесного учёта Франции, собранные с 2015 по 2023 год.

Итоговая выборка включала 566 840 деревьев, принадлежащих 52 видам, распределённых по 48 718 лесным участкам. Между одной инвентаризацией и следующей погибло 28 975 образцов. Франция предоставляет особенно широкое поле наблюдений: здесь встречаются средиземноморские леса, умеренные зоны, континентальные и альпийские области, с климатическими условиями, встречающимися и в других регионах Европы.

Среди девяти наиболее распространённых видов — бук, дуб, клён белый, липа белая, каштан, roverella, сосна обыкновенная, белая ель и красная ель — смертность возросла от полутора до четырёх раз. Почти половина из 52 изученных видов продемонстрировала значительное увеличение. Наиболее пострадавшие территории сосредоточены в северо-восточной Франции, особенно в Жюре, Во Же и Гранд-Эст, регионах, подверженных стойкому потеплению и сокращению годовых осадков по сравнению с 1980 годом.

Чтобы определить факторы, связанные со смертью деревьев, учёные построили модели машинного обучения, способные сопоставлять более 180 переменных. В анализ вошли диаметр и высота деревьев, конкуренция за свет и воду, характеристики почвы, лесное хозяйство, температуры и доступность воды, зарегистрированные в разные сезоны.

Модели многократно применялись к разным участкам выборки, чтобы выявить те результаты, которые регулярно повторялись. Размеры дерева и конкуренция остаются решающими факторами. Наряду с ними появляются отклонения от обычного сезонного климата, оказывающие различное влияние в зависимости от вида, места и продолжительности стресса.

Весна, истощающая влагу лета

Во время тёплой и обильной дождями весны деревья растут быстрее. Они образуют новые ветви, расширяют кроны и развивают большую листовую поверхность. Всё это требует воды. Расширенная крона теряет влагу и испаряет её через трансипирацию.

Высокие деревья, такие как белая ель, кажутся особенно уязвимыми. Активный рост увеличивает водопотребление и ускоряет расход воды, запасённой в почве. Если в последующие месяцы наступает жаркое и сухое лето, запасы почвы уже будут снижены, и водный стресс начнётся раньше.

Учёные называют этот возможный механизм structural overshoot — своего рода избыток структурного роста. Дерево весной строит крону, приспособленную к благоприятным условиям, а затем вынуждено поддерживать её в течение лета, когда воды гораздо меньше. Механизм остаётся гипотезой, согласующейся с наблюдаемыми ассоциациями и потребует дальнейших физиологических проверок в полевых условиях.

Очень влажные весны также могут открывать и второй фронт. Вода и мягкие температуры способствуют развитию некоторых патогенов, в том числе грибков, которые могут развиваться и ослаблять дерево до наступления засухи. Когда листья начинают желтеть, процесс мог начаться за многие месяцы до этого.

Деревья гибнут из-за накопления

Анализ выявил три различные формы водного дефицита, каждая совместима с определённым путём разрушения. Длительная и очень сильная засуха может привести к резкому гидравлическому сбоe: растение теряет способность переносить воду от корней к кронам, ткани быстро обезвоживаются.

Грядущие несколько лет с более засушливыми летами могут действовать медленнее. Фотосинтез снижается, дерево расходует запасы углерода и постепено теряет способность защищаться от насекомых, болезней и новых периодов сухости. Осадки после засухи тоже играют роль. Недостаточное количество воды осенью или в последующие сезоны замедляет восстановление и продлевает стресс на последующие годы.

Каждый вид реагирует по своей пороговой чувствительности. Для некоторых деревьев кризис короткий и резкий — тяжело, для других ещё опаснее становится умеренная нехватка воды, которая продолжается месяцами или появляется снова в нескольких сезонах.

Зимний период тоже участвует в последовательности. Теплые зимы позволяют большему числу паразитов выживать в холодные месяцы. Поздняя теплая весна преждевременно раскрывает почки, делая молодые листья уязвимыми к поздним заморозкам. Жаркое лето усиливает засуху и может дополнительно ускорять активность насекомых.

Смерть деревьев таким образом формируется из сочетания наложившихся климатических аномалий. Слишком мягкая зима благоприятствует паразитам, ранняя весна подвергает листья риску замерзания, обильные дожди стимулируют более обширную крону, а сухое лето обедняет почву. Каждый этап оставляет небольшую рану, пока дерево не исчерпает ресурс для восстановления.

У лесов станет меньше воды

Выводы исследования меняют подход к наблюдению и управлению лесами. Засушливое лето остаётся явной и очевидной сигнализацией. Плодотворная весна заслушивает того же внимания, особенно когда она сопровождалась быстрым ростом и резким расширением крон.

По словам учёных, будущие посадки должны учитывать с большей тщательностью виды и популяции, устойчивые к засухе, включая экзоспехи более южного происхождения видов, уже присутствующих на территории. Выбор требует локальных оценок почвы, биоразнообразия и ожидаемых климатических условий.

Управление должно учитывать, что летом будет доступно меньше воды. Авторы предлагают в качестве возможных мер досрочный отбор некоторых крупных деревьев с высоким водопотреблением и точечное прореживание слишком густых насаждений. Оставление большего расстояния между экземплярами снижает конкуренцию и распределяет доступную воду между меньшим числом крох. Рекомендации WSL предусматривают особое внимание именно после лет роста, наиболее благоприятных с точки зрения прироста.

Результаты Франции служат полезной точкой отсчёта для остальной Европы, пригодной для адаптации к видам и условиям каждого региона. Климат Средиземноморья и Альп, представленный в выборке, делает картину релевантной и для множества итальянских лесов, где длинные и сухие лета часто сталкиваются с деревьями, уже испытанными предыдущими сезонами. В апреле крона полная. В августе, под этой кроной, вода может уже кончиться.