Для повышения устойчивости лесов к изменению климата специалистам в области лесного хозяйства необходимо точно знать, как различные виды деревьев справляются с повышением температуры и нехваткой воды и нужно ли сажать новые устойчивые виды.
Повышение температуры и засуха создают стресс для наших лесов.
Исследователи из Швейцарского федерального института лесных, снежных и ландшафтных исследований (Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research, WSL) использовали снимки с беспилотников для изучения того, как местные виды деревьев реагируют на изменение климата. Этот метод измерения открывает новые возможности для мониторинга лесов на больших территориях и документирования видоспецифических стратегий борьбы с засухой.
Жарким летом 2023 года исследователи из WSL использовали видеосъемку с дронов, чтобы изучить реакцию семи местных видов деревьев на засуху. С помощью специальных камер они выявили видоспецифические различия в том, как деревья справляются с избыточным солнечным светом, а также в изменении цвета и опадении листвы.
Полученные измерения позволили Петре Д`Одорико, географу из WSL, и ее команде выявлять острую и устойчивую нехватку воды с воздуха. В будущем это может помочь в мониторинге больших лесных массивов и определении того, какие виды деревьев лучше всего приспособлены к изменению климата. Результаты исследования опубликованы в журнале Agricultural and Forest Meteorology.
Климатические сценарии предсказывают, что летние месяцы станут жарче и суше. Для повышения устойчивости лесов к изменению климата специалистам в области лесного хозяйства необходимо знать, как различные виды деревьев справляются с повышением температуры и нехваткой воды.
Проблема заключается в том, что эти процессы чрезвычайно сложны. Кроме того, каждый вид деревьев по-разному реагирует на жару и засуху в зависимости от местоположения. До сих пор такие исследования были дорогостоящими и обычно проводились только для отдельных деревьев. Дистанционное зондирование с использованием дронов, самолетов или спутников меняет эту ситуацию.
«Мы хотели использовать снимки с дронов, чтобы выяснить, как местные виды деревьев реагируют на засуху и какие стратегии они используют. Мы делали это как в течение всего вегетационного периода, так и в течение одного дня», — объясняет Д`Одорико. Она использовала специальные камеры для анализа изменений в кронах семи местных видов деревьев (клен белый, который еще называют сикоморовым, дуб, ель обыкновенная, граб, бук европейский, сосна обыкновенная и пихта серебристая).
Для этого исследователь неоднократно совершала облеты смешанного леса исследовательского района Swiss Canopy Crane II (SCCII) Базельского университета в Хёльштайне (BL) в течение жаркого лета 2023 года, где данные с воздуха можно было сравнить с измерениями, проведенными на деревьях.
Используя снимки, полученные с помощью дронов, Д`Одорико смогла выявить видоспецифические реакции на засуху. «Например, мы заметили, что дубы быстрее восстанавливаются после жаркого предыдущего дня, чем другие виды деревьев, — объясняет она, — или что хвойные деревья проявляют отложенные признаки засушливого стресса, а затем внезапно погибают».
Этот метод измерения может помочь в будущем отслеживать состояние больших лесных массивов. Д`Одорико также изучает неместные деревья, такие как ливанский кедр и восточный бук. Ее цель — выявить виды, которые могли бы заменить местные деревья в регионах, особенно пострадавших от изменения климата.
Д`Одорико и ее команда использовали мультиспектральные камеры, которые также могут фиксировать невидимые участки светового спектра.
Камеры обнаруживают особый пигмент, который деревья вырабатывают для защиты своих листьев от чрезмерного солнечного света во время засухи. «Это позволяет нам определить, находится ли дерево в состоянии острого стресса, еще до того, как повреждения станут видимыми невооруженным глазом», — говорит Д`Одорико.
Однако эта кратковременная реакция не отражает всей картины. Если засуха затянется, листья изменят цвет или опадут. Поэтому исследователи также измеряют, насколько зелёной и густой является крона дерева. «Сочетание обоих измерений даёт нам более полное представление о том, что именно происходит», — резюмирует Д`Одорико.
Источник: Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research.
На фото вы видите, как мультиспектральные камеры могут использоваться для мониторинга засушливого стресса, специфичного для отдельных видов, на больших территориях. Слева: измерение защиты деревьев от света (PRI). Справа: измерение обесцвечивания и опадания листьев (NDVI). Автор фото: Петра Д`Одорико, WSL.