Новое исследование, проведенное Университетом Айдахо, показало, что природные экосистемы способны удерживать в своих корневых системах гораздо больше воды, чем считалось раньше. Этот прорыв может в корне изменить подход к изучению засух и управлению водными ресурсами.

Ученые впервые смогли напрямую измерить и составить карту емкости хранения воды в корневой зоне растений для больших территорий. Для этого они использовали спутниковые данные миссий GRACE и GRACE-Follow-On от NASA. Раньше такие измерения были точечными, трудоемкими и дорогими, а теперь мы можем увидеть глобальную картину.

Все знают, что вода — основа жизни. Растения вытягивают ее из почвы, чтобы расти, и тем самым влияют на весь водный баланс. Но как именно количественно измерить, сколько воды экосистема может «спрятать про запас», долгое время оставалось загадкой.

Ученые давно понимали роль растительности в круговороте воды, но было невероятно сложно измерить, сколько именно воды экосистемы могут накопить, — говорит Мэн Чжао, ведущий автор исследования. — Наш метод впервые использует спутниковые измерения гравитации для прямой оценки этой ключевой переменной в региональном и глобальном масштабе.

Как это работает? Спутники GRACE измеряют крошечные изменения земного притяжения. Вода имеет массу, и ее перемещения влияют на гравитационное поле. Отслеживая эти изменения, ученые могут понять, сколько воды накоплено в почве и используется растениями.

Что же выяснилось? Результаты удивили самих исследователей.

• Раньше считалось, что в среднем корневая зона хранит около 150 миллиметров воды. Новые данные показывают, что эта цифра превышает 200 миллиметров.
• Почти на половине всех покрытых растительностью территорий планеты растения могут «добраться» и использовать водный запас, эквивалентный более чем 2 метрам почвы. Это значительно больше предыдущих оценок.
• Такие объемы меняют наше понимание устойчивости лесов и степей к засухам и волнам жары.

Новые данные уже проверили на практике. Их встроили в гидрологическую модель Геологической службы США. Результат — моделирование использования воды экосистемами, особенно во время засух, стало значительно точнее.

Эта работа важна не только для науки, — отмечает Мэн Чжао. — Лучше понимая, сколько воды могут хранить растения, мы сможем точнее предсказывать последствия засух, риски гибели лесов и пожаров, а также планировать водопользование с учетом нужд и природы, и человека.

Исследование опубликовано в авторитетном журнале Hydrology and Earth System Science. Ожидается, что его результаты повлияют на будущие работы в экологии и гидрологии по всему миру, рисуя более точную картину взаимодействия жизни и воды на нашей планете.

Для науки это исследование — фундаментальный шаг. Оно переводит качественное понимание роли растений в круговороте воды в точные количественные показатели. Это позволит кардинально улучшить климатические и гидрологические модели, сделав их прогнозы (например, о частоте и силе засух) гораздо достовернее. Мы наконец-то можем «взвесить» природный буфер против засухи.

В реальной жизни польза также огромна:

• Сельское и лесное хозяйство: более точное прогнозирование стресса для растений поможет оптимизировать полив, выбрать засухоустойчивые культуры и вовремя предотвратить массовую гибель лесов.
• Управление водными ресурсами: власти регионов, подобных Айдахо, смогут лучше прогнозировать конкуренцию за воду между сельхозугодьями, городами и природными экосистемами, принимая более взвешенные долгосрочные решения.
• Борьба с пожарами и природоохранные меры: карта запасов воды в корневых системах может стать основой для оценки пожароопасности территорий и планирования защитных мероприятий.

Метод, безусловно, новаторский, но его разрешающая способность вызывает вопросы. Спутники GRACE имеют пространственное разрешение в сотни километров. Полученные данные — это усредненные значения для огромных территорий. Они прекрасно подходят для глобальных и континентальных моделей, но на уровне конкретного лесного массива, сельскохозяйственного поля или водосборного бассейна малой реки эти цифры могут быть недостаточно точными. Исследование дает блестящую карту сокровищ, но для поиска клада на местности все еще потребуются традиционные, более детальные методы валидации. Кроме того, метод хорошо фиксирует общий запас воды, но не детализирует, как именно он распределен по типам растительности или почвам в пределах одного пикселя спутниковых данных.

Ранее ученые заявили, что влагу из планеты высасывает нагретый воздух.