В тропиках древесные лозы могут сделать молнии более смертоносными для лесов.

Во многих тропических лесах увеличивается количество молний и лиан, отчасти благодаря глобальным изменениям. Этот двойной удар, вероятно, вызывает увеличение гибели небольших деревьев, что может привести к изменениям в составе тропических лесов и их способности накапливать углерод. Статья в журнале Новый фитолог сообщает об этом развитии.

В тропических лесах ежегодно происходит от 35 до 67 миллионов ударов молнии, и, похоже, удары молнии становятся все более частыми. Эван Гора, ведущий автор статьи и научный сотрудник Кэриского института экосистемных исследований, поясняет: «Молния является основной причиной гибели деревьев и нарушения лесных угодий, однако ее роль в качестве агента изменений недостаточно изучена. Мы хотели понять, почему некоторые удары молнии убивают больше деревьев, чем другие, и обнаружил, что лианы играют огромную роль».

Лианы — это деревянистые лианы с длинными вьющимися стеблями, распространенные в тропиках. Соревнуясь за солнечный свет, лианы взбираются вверх по деревьям и уходят в их кроны. Гора и его коллеги обнаружили, что плотность лианы положительно связана с количеством деревьев, погибших и поврежденных молнией. Исследование команды показывает, что это связано с тем, что лианы, обладающие высокой проводимостью, служат путем для прохождения электрического тока от больших деревьев к маленьким.

«Большие деревья чаще поражаются молнией», — отмечает Гора. «Когда лианы находятся в кроне, они усиливают воздействие ударов молнии, что приводит к более серьезному повреждению соседних деревьев. Физически соединяя деревья, которые в противном случае были бы разделены, лианы действуют как соединительные кабели, доставляя смертоносный электрический ток к более мелким подлескам, которые в противном случае выжил бы при ударе молнии».

Исследование проводилось в низменном лесу на острове Барро-Колорадо в Панаме, единственном тропическом лесу, где систематически определяли количество ударов молнии. Здесь подсчитано, что молния ежегодно убивает более 16% биомассы деревьев, в том числе 40-50% самых больших деревьев. Прошлые исследования показали, что экологические последствия отдельных ударов молнии сильно различаются: при нескольких описанных ударах погибло от 1 до 116 деревьев и погибло от 0 до 65 деревьев.

Была использована новая система обнаружения молний, ​​чтобы выявить механизмы, лежащие в основе этого изменения, и выяснить, влияет ли присутствие лиан на серьезность грозовых помех. Были проведены съемки 78 ударов молний, ​​расположенных на участках картирования лиан; Под наблюдением находилось 1921 дерево с заметными повреждениями от молнии. Состояние деревьев оценивали в течение четырех месяцев после удара молнии и до четырех раз в течение 23 месяцев после удара.

Для 65 ударов молнии команда определила источник электричества для 85% поврежденных деревьев (1434 из 1681). К ним относятся: (1) физический контакт с лианой, (2) физический контакт с деревом, (3) вспышка от соседней лианы или (4) вспышка от соседнего дерева. Затем они оценили, как структура леса повлияла на тяжесть воздействия молний для 22 ударов молнии (569 деревьев, поврежденных молнией).

Когда плотность лиан была высокой, возмущение молнией было более серьезным, с повреждением или гибелью большего количества небольших деревьев. Крупные деревья (более 10 см) не имели связи со структурой леса, что указывает на то, что лианы передавали электроэнергию преимущественно небольшим деревьям. Это подтверждалось наблюдениями за источником электрического тока. Физический контакт с лианами имел сильную положительную связь с количеством деревьев, которые были повреждены или уничтожены за один удар. Перекрытие лианы и физический контакт с деревом также имели положительную связь с силой молнии, однако эти отношения были слабее, чем физический контакт с лианой.

Лианы не увеличивали площадь или след, повреждаемый молнией, но увеличивали серьезность воздействия молнии на соседние деревья. Гора объясняет: «Лианы, по-видимому, передают электричество от больших деревьев к более мелким подлескам, и наши полевые наблюдения показывают, что маленькие деревья повреждаются и погибают чаще, когда плотность лиан высока и деревья имеют прямой контакт с лианами».

Авторы предупреждают, что в лесах с особенно высокой плотностью лиан, таких как сезонные и молодые тропические леса, может существовать петля положительной обратной связи. Лианы усугубляют воздействие молнии, потенциально приводя к более глубоким промежуткам в пологе, которые затем становятся очагами регенерации лианы, что, в свою очередь, усиливает опасность будущих ударов молнии. Эта петля положительной обратной связи может иметь серьезные последствия для динамики конкуренции между лианой и деревьями и баланса углерода в лесах.

Гора заключает: «Лианы и молния, два малоизученных явления, которые чувствительны к глобальным изменениям, взаимодействуют между собой, чтобы формировать выживаемость деревьев. Необходима дополнительная работа, чтобы определить виды деревьев, которые пострадают больше всего, те, которые будут устойчивыми, и как это в конечном итоге изменится. изменить состав леса и накопление углерода с течением времени».