Экологи бьют тревогу: леса не успевают приспосабливаться к стремительным изменениям климата, и это угрожает их здоровью и продуктивности.

Раньше, до резких скачков температуры в прошлом веке, деревья в Северном полушарии адаптировались к похолоданиям и потеплениям за тысячи лет.

Когда начинался ледниковый период, лесные массивы медленно перемещались на юг, спасаясь от холода, а их семена разносили ветер и животные.

Когда климат снова теплел, деревья мигрировали на север, туда, где условия были благоприятнее.

Но взрослые деревья живут долго, и их популяции не могут перемещаться быстро. Сейчас климат меняется настолько стремительно, что многие леса просто не успевают адаптироваться. Разрыв между скоростью потепления и естественной приспособляемостью лесов становится все больше.

Новое исследование, опубликованное в журнале Science, показывает, что лесам требуется от одного до двух веков, чтобы сместить ареалы обитания в ответ на изменения климата. Ведущий автор работы Дэвид Фастович, постдок из Сиракузского университета, вместе с коллегами изучил данные пыльцы в отложениях озер, охватывающих период до 600 тысяч лет назад.

Мы знали, что существует временной лаг, но никто не мог точно измерить его продолжительность, — говорит Фастович. — Теперь мы видим, что через 100–200 лет — примерно столько живет среднее дерево — лесные экосистемы начинают меняться: старые деревья гибнут, а новые занимают их место в соответствии с климатическими условиями.

Команда применила спектральный анализ — метод, который обычно используют в физике и инженерии, — чтобы изучить долгосрочные экологические данные. Это позволило сравнить, как менялись леса в зависимости от климата на протяжении тысячелетий. Один из ключевых вопросов: насколько точно миграция деревьев, их гибель и нарушения вроде лесных пожаров совпадают с климатическими изменениями.

Спектральный анализ — это математический метод, который разбивает данные на частотные компоненты, чтобы выявить скрытые закономерности. В этом исследовании он помог сравнить, как изменения климата и лесов соотносятся на разных временных отрезках — от десятилетий до тысячелетий.

Теперь у нас есть общий язык для экологов, палеоэкологов и палеобиологов, — объясняет Фастович. — Мы можем обсуждать изменения в лесах, независимо от того, изучаем ли мы процессы за десятилетия или за тысячи лет.

Исследование показало, что на коротких промежутках времени — годы и десятилетия — леса меняются медленно.

Но через 800 лет их трансформация становится более заметной и связана с естественными колебаниями климата.

Теперь мы можем анализировать экологические процессы на любых временных масштабах и понимать, как они связаны, — говорит Фастович. — Например, как расселение семян и смена популяций влияют на лес за столетия или даже тысячелетия. Раньше такого не делали.

Выводы исследования говорят о том, что лесам теперь понадобится помощь человека.

Один из возможных инструментов — ассистированная миграция: высаживание деревьев из более теплых регионов в холодных зонах, чтобы помочь лесам адаптироваться к потеплению.

Скорость изменений в климате и скорость адаптации лесов теперь не совпадают, — подчеркивает Фастович. — Естественные процессы не успевают, и если мы хотим сохранить леса, нам придется вмешаться. Ассистированная миграция — лишь один из способов, но он может продлить жизнь привычных нам лесных массивов.

Это исследование дает четкие цифры, которые раньше были лишь предположением: лесам нужно 100–200 лет, чтобы адаптироваться к климатическим изменениям. Теперь у экологов есть основа для прогнозирования: если климат меняется быстрее, чем за этот срок, леса не успеют перестроиться самостоятельно.

Практическая польза:

• Лесное хозяйство — можно планировать посадки деревьев, которые будут устойчивы к будущему климату.
• Борьба с пожарами — понимание, как климат влияет на частоту возгораний, поможет разработать превентивные меры.
• Сохранение биоразнообразия — если знать, какие виды деревьев вымрут, можно заранее создать резервации или начать их искусственное распространение.

Исследование опирается на данные пыльцы из озерных отложений, а это значит, что выводы могут быть неточными для регионов, где таких данных мало. Кроме того, спектральный анализ хорошо выявляет закономерности, но не всегда учитывает локальные аномалии — например, внезапные катастрофы вроде извержений вулканов, которые могут резко изменить лесной покров.

Ранее ученые сообщили, что 252 млн лет назад гибель лесов превратила Землю в раскаленную сковородку.