Микроклимат — это локализованный климат в пределах более крупного, например, в прохладном каньоне на юго-западе пустыни. Эти микроклиматы возникают из-за местных различий в ландшафте и существующей растительности, которые контролируют температуру, режим ветра, влажность и доступную воду. Физические тонкости создают меньшую среду на уровне земли, называемую микросайтами, которые часто необходимы для поддержки отдельных форм жизни, таких как сосна пиньон.Пинионские сосны являются неотъемлемой частью процессов, контролирующих колебания воды и энергии на Юго-Западе.
Деревья также хранят большое количество углерода для региона. Сосна пиньон издавна давала пищу — кедровые орехи, используемые для приготовления песто, укрытия и другие продукты для людей и животных.«Недавние засухи привели к повсеместной гибели сосны пиньон на большей части юго-запада США», — сказала Миранда Редмонд, доцент CSU и ведущий автор исследования. «Наша команда действительно интересовалась, собираются ли эти лесные массивы вернуться и как местные экологические факторы влияют на их восстановление».Редмонд сотрудничал в этом исследовании с профессором Питером Вейсбергом из Университета Невады в Рино, профессором-исследователем Нилом Коббом из Университета Северной Аризоны и доцентом-исследователем Майклом Клиффордом из Института исследований пустынь.
В своем исследовании они изучили, как следующее поколение сосны пиньон восстанавливается после сильной засухи 2002-2004 годов, вызвавшей массовую гибель взрослых деревьев. Команда определила, что устойчивость сосны пиньон варьируется в зависимости от ландшафта, потому что микроклимат должен соответствовать определенным условиям, чтобы способствовать регенерации молодых саженцев и выживанию молодых деревьев.Результаты опубликованы в Journal of Ecology 7 ноября.Критерии микроклимата
Участки исследования были разбросаны на 5000 квадратных миль сосново-можжевеловых лесов в Колорадо, Нью-Мексико и Аризоне, чтобы охватить широкий диапазон высот и градиентов почвы, в которых эти деревья укореняются. Для определения зон микроклимата потребовался отбор проб на большой территории. лучше всего подходит для восстановления в этих лесных массивах, которые занимают более 50 000 квадратных миль только в районе Четырех углов.«Хорошая новость заключается в том, что, хотя были некоторые районы с минимальным возобновлением, были также районы, где было много возобновления сосны пиньон», — сказал Редмонд. «Эти области обычно были более прохладными и влажными, с более высоким лесным покровом».Исследователи определили четыре фактора, которые определяют потенциал восстановления популяций сосны пиньон после периода продолжительной засухи:
Более прохладный и влажный местный климат с большей влагоемкостью почвыПокрытие кроны деревьев, обеспечивающее затемненные условия микросплощадкиМножество старых молодых деревьев, переживших засуху
Зрелые сосновые деревья с высокой семенной продуктивностью, которые также пережили засуху.Эти одновременные требования кажутся невозможными после высокой смертности деревьев, но Редмонд сказал, что тот факт, что районы все еще соответствуют этим критериям, означает, что у многих молодых деревьев есть шанс восстановить лесные массивы и избежать более печальной участи своих предков.Конкурс на микросайтах
Пиньонские сосны зависят от микроклимата, так как они представляют собой первоклассные микрорайоны на уровне земли, на которых они растут. Общим знаменателем, который, по-видимому, определяет наличие или отсутствие устойчивости на уровне отдельного дерева, была тень.Заштрихованные участки микросайтов, обнаруженные под пологом зрелой сосны (или надстройки), имеют более низкую температуру почвы и сохраняют более высокое содержание влаги в почве, и оба эти фактора имеют основополагающее значение для восстановления новых деревьев. Количество тени было значительно уменьшено в тех областях, которые испытали наибольшие потери сосны пиньон.
Команда Редмонда сравнила саженцы пиньона и молодые деревья из разных регионов, чтобы увидеть, как больше солнечного света повлияло на их микросайты, и обнаружила интересный результат.Оказалось, что Тень выполняет еще одну косвенную функцию. Эти немного более темные и более прохладные участки не позволяли солнечным травам распространяться на подходящие места для регенерации пиньонов.
Несмотря на то, что сосновые сосны, как правило, хорошо приспособлены к сухой жаре юго-запада, травы еще лучше, что делает их потенциальной угрозой для соснового царства.«Травы, по-видимому, конкурируют с молодыми пиньонами, что позволяет предположить, что чрезмерная смертность деревьев может отрицательно сказаться на пополнении пиньонов, если эти микросайты испытают огромное проникновение травы». — сказал Редмонд.
Другим конкурентом может быть дерево-доминанта в экосистемах пиньон-можжевельник. В целом можжевельник противостоял засухе лучше, чем сосна пиньон, и исследования документально подтвердили регенерацию можжевельника на травянистых участках. Отсутствие этой адаптации может в конечном итоге стать недостатком для сосен пиньон, но на данный момент существующие микросайты обеспечивают как наступательную, так и оборонительную тактику, необходимую для защиты своей земли от посягающих трав.Неопределенное будущее
Недавняя засуха не повлияла на все сосны на юго-западе в равной степени. Эта изменчивость от места к месту и от штата к штату вдохновила исследовательскую группу на проведение этого исследования в гораздо большем масштабе. Определенные ими показатели устойчивости сужают регион до более мелких регионов, которые в настоящее время все еще являются устойчивыми.Их выводы предлагают основное объяснение научных заявлений о том, что эта недавняя засуха была лишь вкусом того, что потепление климата может сделать с экосистемами можжевельника и пиньона.
Трудно предсказать, смогут ли и насколько быстро эти области устойчивости сократятся в течение столетия. Редмонд сказал, что текущие тенденции к потеплению могут сократить количество районов с микроклиматом, благоприятным для будущего восстановления сосны пиньон, не в случае, а в случае следующей засухи.«Из-за недавних изменений климата и прогнозируемых изменений климата эти юго-западные экосистемы, вероятно, испытают некоторые действительно серьезные изменения растительности», — сказала она.
В этом случае возможность устойчивости к засухе на юго-западе может исчезнуть.