Разнообразие видов деревьев повышает продуктивность лесов

Обзор полога на участках с разным видовым разнообразием эксперимента BEF-China. Автор: Дэн Сянлу

Новое исследование, опубликованное в журнале PNAS, показывает, что разнообразие деревьев последовательно повышает продуктивность лесов за счет увеличения структурной сложности полога. Основным драйвером этого процесса является видовая комплементарность, положительные эффекты которой со временем усиливаются.

Под руководством профессора Лю Сяоцзюань из Института ботаники Китайской академии наук исследователи проанализировали четырехлетние данные LiDAR-сканирования крон деревьев с беспилотников и наземные измерения роста 38 088 деревьев на 482 участках, содержащих один, два, четыре, восемь, 16 или 24 вида деревьев. Эти измерения проводились в рамках масштабного эксперимента по биоразнообразию лесов в юго-восточном Китае (BEF-China) через 11-15 лет после посадки.

Исследователи обнаружили, что увеличение структурной сложности полога в значительной степени объясняет положительную взаимосвязь между биоразнообразием и продуктивностью. Они также установили, что «сверхурожайность» — производство большего количества биомассы смешанными древостоями — обусловлена положительным влиянием видовой комплементарности на структурную сложность полога, причем этот эффект усиливается с возрастом деревьев.

«Наше исследование предполагает, что лесным менеджерам следует увеличивать структурную сложность полога путем выборочной рубки и посадки разнообразных видов для поддержания высокой продуктивности в течение длительных временных промежутков», — заявил профессор Лю, корреспондент исследования.

Это означает, что в смешанных насаждениях разные виды могут более эффективно заполнять надземное пространство полога своими неперекрывающимися кронами, тогда как в менее разнообразных или даже монокультурных лесах пространство полога занято менее равномерно, и свет используется менее эффективно.

Профессор Бернхард Шмид, один из основных авторов исследования, добавил: «Эти находки впервые демонстрируют такой комплементарный способ использования надземного пространства в эксперименте по биоразнообразию деревьев».

Данное исследование демонстрирует необходимость учета структурной сложности полога и ее роли в опосредовании эффектов биоразнообразия для стимулирования производства биомассы, накопления углерода и, следовательно, смягчения последствий изменения климата в долгосрочных проектах лесовосстановления.

В перспективе исследователи планируют изучить эффекты структурной сложности полога на более поздних сукцессионных стадиях развития леса и в различных типах лесных экосистем. Они также надеются разработать методы управления структурной сложностью полога независимо от видового богатства деревьев и других ковариат, таких как функциональное разнообразие, чтобы проверить свои выводы.

Лесные экосистемы играют ключевую роль в глобальном углеродном цикле, и понимание механизмов, связывающих биоразнообразие с продуктивностью, становится особенно важным в контексте изменения климата. Исследования показывают, что тропические леса, обладающие наибольшим биоразнообразием, являются наиболее продуктивными наземными экосистемами, производя около 40% мировой первичной продукции.