Что тропические деревья могут рассказать об окружающей среде

 

Роуз Олкерс - ученый, изучающий кольца деревьев, перед которым стоит трудная задача: изучать деревья, у которых нет годовых колец — или, по крайней мере, не очень четко очерченных.

В настоящее время она является аспирантом пятого курса в обсерватории Земли Ламонт-Доэрти Колумбийской школы климата. Она анализирует тропические виды деревьев в Боливии и Перу, чтобы охарактеризовать их модели роста и реакцию на изменения в окружающей среде.

Но когда Элкерс была студенткой и поступала в Университет Уильяма Паттерсона в Нью-Джерси, она планировала изучать экологию. "Я действительно понятия не имела, что мы можем изучать кольца деревьев", - сказала она.

 

Все изменилось, когда она встретила увлеченного исследователя колец деревьев на факультете наук об окружающей среде Университета Уильяма Патерсона Николь Дэви, которая познакомила ее с концепцией деревьев как рассказчиков об окружающей среде. Олкерс знал, что она хочет узнать больше.

"Я нахожу очень интересным то, что вы можете пойти в свой местный лес, посмотреть на кольца деревьев за определенный период времени и связать это с человеческой памятью — например, если вы были поблизости во время засухи 1960-х годов на северо-востоке, вы могли бы посмотреть на некоторые из старых деревьев Берем образцы болиголова из Нью-Йорка и видим маленькие кольца, которые образовались за те годы", - сказал Олкерс.

Поэтому, когда Дэви объявил о возможности проведения исследований, которые предполагали значительную лабораторную и полевую работу, Олкерс воспользовался ею — и с тех пор не оглядывался назад. "Я влюбилась в идею запачкать руки и путешествовать по всему миру, чтобы попытаться узнать больше о разных средах", - сказала она.

Благодаря Дэви, который также является старшим научным сотрудником Лаборатории древесных колец в обсерватории Земли Ламонт-Доэрти, Элкерс познакомился с другими учеными, занимающимися преобразованием древесных колец, и стал ведущим техником лаборатории с 2015 по 2018 год, работая над различными проектами, включая изучение плотности древесных колец из медленных- выращивание белой ели на Аляске.

Сегодня Элкерс работает с Лайей Андреу-Хейлз и Розанной Д'Арриго в Ламонт-Доэрти над изучением тропических деревьев из Южной Америки, что, по ее словам, сильно отличается от ее опыта с кольцами деревьев в Северном полушарии. В приведенных ниже вопросах и ответах она рассказывает нам о трудностях работы с тропическими видами и о том, как она распознает их скрытые истории.

 

Почему ваше текущее исследование колец деревьев в тропическом климате так важно?

 

Если мы сможем изучать изменчивость древесных колец во времени, мы сможем понять различные аспекты, такие как возраст лесов и изменчивость климата. В Южной Америке не так много данных о кольцах деревьев; это огромный пробел в сети. Несмотря на это, известно, что некоторые из самых старых растущих деревьев находятся в тропических Андах Боливии.

Деревья растут совсем по-разному в этих влажных и сухих условиях, где нет лета и зимы. До 1980-х годов широко распространено и ошибочно считалось, что деревья в тропиках просто продолжают расти и даже не образуют годовых колец. А если и были, то были неразличимы или противоречивы из-за "отсутствия" сезонной изменчивости климата. В последние десятилетия сообщество любителей древесных колец предприняло колоссальные усилия по изучению тропических лесов, таких как Амазонка, и разработке новых хронологий древесных колец. Они обнаружили, что некоторые деревья, если они растут в местах, где сухой сезон длится дольше двух месяцев, действительно могут образовывать годовые кольца. И, изучая различные параметры этих колец, мы узнаем, что они могут реагировать и регистрировать различные изменения, происходящие в окружающей среде, в которой они растут.

 

Каковы некоторые из самых больших проблем и возможностей этой работы?

 

Местность, которую я изучаю в Боливии, очень сложная — здесь есть высокогорная андская среда с очень медленно растущими видами, но также и более низкие высоты, влажные леса Амазонки с миллионами видов, которые даже не были идентифицированы. В некоторых регионах у нас мало информации об истории лесов и о том, как произрастают древесные породы.

В тропических Андах Боливии мы работаем вместе с ботаниками из Национального гербария Боливии; коллективно наша цель - найти и взять образцы старых деревьев, на которых образуются годичные кольца, чтобы узнать больше о возрасте лесов и циклах роста. Это увлекательно, но и сложно - изучать новые виды для исследования древесных колец. Дендрохронология - это нечто большее, чем просто подсчет колец для определения возраста дерева. Например, изменение этих колец может помочь нам понять, как рост деревьев реагировал на изменение климата с течением времени: деревья растут быстрее или медленнее? Растут ли они больше во влажные годы? Есть ли признаки пожара или изменения структуры леса? Это сделано человеком? На самом деле мы просто изучаем историю земли с точки зрения деревьев.

Этот процесс сильно отличается от изучения деревьев в условиях Северного полушария, которые были тщательно изучены из-за большого разнообразия видов, растущих в непосредственной близости друг от друга с четкими годичными кольцами в древесине; легче создать хорошо реплицируемый, надежный набор данных. Тропические виды деревьев могут иметь более сложный рост, потому что климат, экосистема и общие условия произрастания совершенно разные.

 

Как вы изучаете тропические виды и определяете их рост, когда кольца могут не представлять годовой картины?

 

Для нетропических деревьев наиболее традиционным параметром дендрохронологии является измерение ширины колец в каждой сердцевине или поперечном сечении, чтобы понять характер роста каждого дерева с течением времени. Поскольку мы знаем год, в котором мы извлекли образцы в полевых условиях, мы назначаем кольцам предварительные даты и сопоставляем данные о ширине колец с другими близлежащими деревьями во времени. Если все они растут одинаково и ежегодно, количество колец и относительная ширина в год будут положительно коррелировать, что говорит нам о том, что эти деревья реагируют на аналогичную переменную окружающей среды, которая способствует росту.

У тропических видов вы можете обнаружить разное количество колец на одной стороне дерева по сравнению с другой, и процесс перекрестного датирования становится затруднительным.

Чтобы подтвердить, производятся ли кольца ежегодно, обычно используют независимые методы датирования, такие как радиоуглеродный анализ, что мы и делаем для образцов боливийских деревьев. Если даты, которые мы назначили с помощью дендрохронологии, точно совпадают с радиоуглеродной кривой из атмосферных данных, то это подтверждает, что у вас есть ежегодный прирост.

Иногда кольца невозможно идентифицировать даже под микроскопом. Мы смотрим на изображения образцов деревьев с очень высоким разрешением, чтобы попытаться определить, есть ли у нас кольцо, в котором есть как ранняя древесина — широкая, пористая часть кольца, которая развивается во время сезона дождей, — так и поздняя древесина: тонкая, плотная полоса клеток, которая образуется в более сухих условиях. Увеличение этих анатомических разрезов может помочь нам идентифицировать слои роста. Если у нас нет той тонкой полосы клеток, где клеточные стенки сближаются, что означает прекращение роста, это может означать, что рост деревьев официально не прекращается, и, возможно, эти деревья растут по-другому и не ежегодно. Таким образом, ширина древесных колец, анатомия древесины и радиоуглеродный анализ являются ключевыми инструментами, которые мы используем при изучении деревьев из сложных условий произрастания, таких как тропики.

Какие истории эти деревья могут рассказать нам о своем климате? Чему они могут научить местное сообщество?

В целом, мы можем попытаться понять прошлые крупные климатические события или тенденции. Итак, если бы существовала циклическая закономерность, скажем, каждые 50 лет эти деревья росли очень низко, и этот период времени совпадал бы с известными климатическими явлениями, будь то засуха или что-то еще, мы могли бы помочь предсказать, может ли частота этих засух увеличиваться, или попытаться сообщить, что, возможно, это разумно. для управления водными ресурсами, если, возможно, приближается 50-летняя засуха.

У одного из видов, которые я изучаю на возвышенности, мы наблюдаем снижение роста деревьев с 1980-х годов. Они умирают по какой-то причине, и это может быть связано с засухой или, возможно, связано с продлением вегетационного периода и ограниченной доступностью ресурсов. Мы пытались поговорить с местными жителями, чтобы понять, как изменился вегетационный период? Росли ли их урожаи позже в течение года? Я думаю, что важно иметь такую взаимосвязь того, что известно и ценится сообществом, в сочетании с тем, что деревья записали в своих сообществах, чтобы попытаться улучшить понимание того, как меняется окружающая среда.

Что вас больше всего удивило при изучении деревьев в этих тропических условиях?

Было действительно интересно выяснить, сколько лет некоторым из этих деревьев, растущих во влажной среде. В высокогорных районах самые высокие деревья в мире обычно вырастают до 700 лет, но это потому, что они находятся в очень суровых условиях, а их виды устойчивы к этим условиям. Но в более низких широтах, как и в некоторых более влажных средах, эти деревья также намного старше, чем я ожидал. Двухсотлетний возраст по сравнению с этим кажется не таким уж большим, но в действительно влажных условиях, скорее всего, большие деревья быстро растут и молодеют, что, как я узнал, не всегда так.

Существует так много человеческой истории и ценности этих деревьев для местных сообществ, которые еще предстоит понять. Изучая новые породы деревьев, мы также узнаем о том, как они используются (медицина, древесина), и об историях, которые они записывают. Например, вы можете увидеть свидетельства человеческого поселения в пределах темпов роста древесных колец. Если в лесу есть сплошная вырубка, живые деревья, которые я пробую, покажут этот огромный выброс действительно быстрого роста или большие кольца, проходящие через время. И разговаривать с людьми и слышать, как они говорят: "Да, мы действительно поселились в этом сообществе 20 лет назад", что случайно совпадает с этим большим релизом о росте, довольно невероятно. Удивительно видеть эту связь между людьми и деревьями.

Категория: Наука и Техника | Добавил: fantast (26.10.2022)
Просмотров: 35 | Рейтинг: 0.0/0