Растения всё сильнее зависят не только от запасов воды в почве, но и от того, насколько интенсивно воздух вытягивает влагу из листьев. Международная группа исследователей обнаружила, что за последние четыре десятилетия статистическое влияние атмосферной сухости на состояние растительного покрова усилилось на 62% покрытой растительностью суши. Работа опубликована 28 октября в журнале Nature Geoscience.
Обычно при оценке засухи внимание сосредоточено на осадках и влажности почвы: достаточно ли воды доступно корням. Но даже влажная почва не всегда защищает растения от стресса. При высоком дефиците давления водяного пара (VPD) воздух способен интенсивнее поглощать влагу, а растения вынуждены ограничивать испарение, частично закрывая устьица на листьях. Одновременно уменьшается поступление углекислого газа, необходимого для фотосинтеза. Таким образом, атмосферная сухость может влиять на растительность независимо от количества воды под землёй.
Учёные под руководством Линчэна Ли проанализировали спутниковый индекс зелёности растительности NDVI и гидроклиматические характеристики за 1982–2022 годы. Для сравнения изменений они разделили наблюдения на два периода: 1982–2001 и 2002–2022 годы. Чтобы оценить относительный вклад влажности почвы, сухости воздуха, температуры и солнечной радиации, исследователи использовали методы машинного обучения с интерпретируемыми оценками влияния отдельных факторов.
Выяснилось, что значение атмосферной сухости для изменчивости зелёности выросло на 62% исследованной суши с растительностью, а относительная роль влажности почвы снизилась на 55,8% территории.
При этом вода в почве не перестала быть основным ограничителем. В среднем за весь период её вклад в объяснение изменчивости зелёности составил 22,1%, тогда как вклад атмосферной сухости — 18,6%. Влажность почвы оказалась более значимым из этих двух факторов на 57,2% исследованной территории, особенно в засушливых и полузасушливых районах. Иными словами, исследование фиксирует постепенное перераспределение влияния, а не глобальную смену главного фактора.
Усиление атмосферного влияния выявлено не только в сухих областях, но и в некоторых влажных экосистемах, в том числе в бассейне Конго и отдельных районах Амазонии. Это особенно важно: даже тропические леса, которые традиционно воспринимаются как обеспеченные влагой, могут испытывать дополнительное напряжение из-за растущей потребности атмосферы в воде. При этом направление реакции зависит от климата и типа экосистемы: в прохладных и влажных регионах умеренное повышение атмосферного спроса на влагу при достаточном увлажнении почвы иногда сопутствует усилению газообмена.
Авторы подчёркивают, что выявленные связи имеют значение для прогнозов углеродного и водного циклов. Если растения чаще закрывают устьица, это способно изменять фотосинтез, испарение и обмен углекислым газом между экосистемами и атмосферой. При дальнейшем потеплении, когда дефицит давления водяного пара обычно возрастает, ограничения со стороны атмосферы могут усиливаться.
Исследование показывает, почему в климатических моделях и системах наблюдения за состоянием лесов и сельскохозяйственных угодий необходимо одновременно учитывать доступность влаги в почве и способность воздуха её забирать.
