Zamieranie lasu - Forest dieback

Góry Izerskie w Europie Środkowej w 2006 roku
Zamieranie drzew z powodu uporczywej suszy w saksońskim Vogtland w 2020 roku

Wymieranie lasów (również „ Walsterben ”, słowo zapożyczone z niemieckiego ) to stan drzew lub roślin drzewiastych, w którym części peryferyjne są zabijane przez patogeny , pasożyty lub warunki takie jak kwaśne deszcze , susza i inne. Epizody te mogą mieć katastrofalne skutki, takie jak zmniejszona odporność ekosystemu, zanikanie ważnych symbiotycznych relacji i progów. Niektóre punkty krytyczne prognozowanych poważnych zmian klimatycznych na następne stulecie są bezpośrednio związane z zamieraniem lasów .

Definicja

Las zamieranie odnosi się do zjawiska kępy drzew utraty zdrowia i umierających bez oczywistej przyczyny. Ten stan jest również znany jako zamieranie lasu, uszkodzenie lasu, zamieranie poziomu baldachimu i zamieranie poziomu drzewostanu. Zwykle dotyczy to pojedynczych gatunków drzew, ale może również wpływać na wiele gatunków. Zamieranie jest wydarzeniem epizodycznym i może przybierać wiele miejsc i kształtów. Może znajdować się wzdłuż obwodu, na określonych wysokościach lub rozproszona w ekosystemie leśnym.

Zamieranie lasu objawia się na wiele sposobów: opadanie liści i igieł, przebarwienia liści i igieł, przerzedzenie koron drzew, martwe drzewostany w pewnym wieku, zmiany w korzeniach drzew. Ma też wiele dynamicznych form. Drzewostan może wykazywać objawy łagodne, skrajne, a nawet zamierać. Zanikanie lasów można postrzegać jako wynik ciągłego, rozległego i poważnego wymierania wielu gatunków w lesie. Obecny zanik lasów można określić przez: szybki rozwój na poszczególnych drzewach, występowanie w różnych typach lasu, występowanie w długim okresie (powyżej 10 lat) oraz występowanie w całym naturalnym zasięgu dotkniętych gatunków.

Historia

Wiele badań przeprowadzono w latach 80., kiedy w Niemczech i północno-wschodnich Stanach Zjednoczonych doszło do poważnego zamierania. Poprzednie zamieranie było ograniczone regionalnie, jednak począwszy od końca lat 70. nastąpił upadek lasów w Europie Środkowej i niektórych częściach Ameryki Północnej. W szczególności szkody w lasach w Niemczech były inne, ponieważ spadek był poważny: szkody były szeroko rozpowszechnione w różnych gatunkach drzew. Odsetek porażonych drzew wzrósł z 8% w 1982 r. do 50% w 1984 r. i utrzymywał się na poziomie 50% do 1987 r. Zaproponowano wiele hipotez dotyczących tego zamierania, patrz poniżej.

W XX wieku Ameryka Północna została dotknięta pięcioma godnymi uwagi zamieraniami twardego drewna . Miały one miejsce po dojrzewaniu lasu, a każdy epizod trwał około jedenastu lat. Najpoważniejsze zamieranie lasów strefy umiarkowanej dotyczyło brzozy białej i brzozy żółtej . Doświadczyli epizodu, który rozpoczął się między 1934 a 1937 i zakończył między 1953 a 1954. Nastąpiło to zgodnie z wzorcem fal, który po raz pierwszy pojawił się w regionach południowych i przeniósł się do regionów północnych, gdzie druga fala była widoczna między 1957 a 1965 w północnym Quebecu.

Zamieranie może również wpływać na inne gatunki, takie jak jesion , dąb i klon . Szczególnie klon cukrowy doświadczył fali zamierania w niektórych częściach Stanów Zjednoczonych w latach 60. XX wieku. Druga fala wystąpiła przede wszystkim w Kanadzie w latach 80., ale zdołała również dotrzeć do Stanów Zjednoczonych. Te zamierania poddano analizie numerycznej, aby wykluczyć naturalną śmiertelność drzew . Przypuszcza się, że dojrzały las jest bardziej podatny na ekstremalne stresy środowiskowe .

Potencjalne przyczyny zamierania lasów

Składniki ekosystemu leśnego są złożone, a identyfikacja konkretnych związków przyczynowo-skutkowych między zamieraniem a środowiskiem jest trudnym procesem. Na przestrzeni lat przeprowadzono wiele badań i ustalono niektóre hipotezy, takie jak:

  • Kornik : Korniki wykorzystują miękkie tkanki drzewa do schronienia, przetrwania i gniazdowania. Ich przybycie obejmuje zwykle również inne organizmy, takie jak grzyby i bakterie. Razem tworzą symbiotyczne relacje, w których stan drzewa ulega pogorszeniu. Ich cykl życiowy zależy od obecności drzewa, w którym składają jaja. Po wykluciu larwa może tworzyć pasożytniczy związek z drzewem, gdzie żywi się nim i odcina cyrkulację wody i składników odżywczych od korzeni do pędów.
  • Warunki wód gruntowych : badanie przeprowadzone w Australii wykazało, że warunki, takie jak głębokość i zasolenie, mogą potencjalnie pomóc w przewidywaniu zamierania przed ich wystąpieniem. W jednym bioregionie, gdy wzrosła zarówno głębokość, jak i zasolenie, wzrosło drzewostan lasów. Jednak w innym bioregionie na tym samym obszarze badawczym, gdy głębokość wzrosła, ale woda miała niższe stężenie soli (tj. woda słodka), nastąpił wzrost zamierania.
  • Susza i stres cieplny: Przypuszcza się, że susza i stres cieplny powodują obumieranie. Ich pozorna przyczyna wynika z dwóch mechanizmów. Pierwsza z nich, awaria hydrauliczna, powoduje zakłócenie transportu wody z korzeni do pędów drzewa. Może to spowodować odwodnienie, a nawet śmierć. Drugi, głód węgla, pojawia się, gdy reakcją rośliny na ciepło jest zamknięcie aparatów szparkowych. Zjawisko to odcina dopływ dwutlenku węgla, przez co roślina polega na przechowywanych związkach, takich jak cukier. Jeśli upał trwa długo i roślinie zabraknie cukru, umrze z głodu.
  • Patogeny są odpowiedzialne za wiele zamierań. Trudno jest wyizolować i dokładnie określić, które patogeny są odpowiedzialne i jak wchodzą w interakcję z drzewami. Na przykład Phomopsis azadirachtae to grzyb z rodzaju Phomopsis , który został zidentyfikowany jako odpowiedzialny za zamieranie Azadirachta indica (Neem) w regionach Indii. Niektórzy eksperci uważają zamieranie za grupę chorób o nie do końca poznanym pochodzeniu, na które wpływ mają czynniki predysponujące drzewa poddane stresowi do inwazji.

Niektóre inne hipotezy mogą wyjaśnić przyczyny i skutki zamierania. Jak uzgodniono między wymianami naukowymi Niemiec i Stanów Zjednoczonych w 1988 r.:

  • Zakwaszenie gleby / toksyczność glinu : Gdy gleba staje się bardziej kwaśna, uwalnia się glin, uszkadzając korzenie drzewa. Niektóre z obserwowanych efektów to: zmniejszenie wychwytu i transportu niektórych kationów, zmniejszenie oddychania korzeni , uszkodzenie drobnych korzeni i morfologii korzeni oraz zmniejszenie elastyczności ścian komórkowych . Zostało to zaproponowane przez profesora Bernharda Ulricha w 1979 roku.
  • Złożona choroba wysokościowa : połączenie wysokiego poziomu ozonu, osadzania się kwasów i niedoborów składników odżywczych na dużych wysokościach zabija drzewa. Wysokie stężenie ozonu uszkadza liście i igły drzew, a składniki odżywcze są wypłukiwane z liści. Łańcuch zdarzeń powiększa się z czasem. Zaproponowała to grupa profesorów: Bernhard Prinz, Karl Rehfuess i Heinz Zöttl .
  • Red igła choroba od świerka : Choroba ta powoduje spadek igły i koronę przerzedzenie. Igły zmieniają kolor na rdzawy i odpadają. Jest to spowodowane przez grzyby liściowe, które są wtórnymi pasożytami atakującymi już osłabione drzewa. Zaproponował to profesor Karl Rehfuess.
  • Zanieczyszczenie : Zwiększony poziom koncentracji zanieczyszczeń atmosferycznych szkodzi systemowi korzeniowemu i prowadzi do gromadzenia się toksyn w nowych liściach. Zanieczyszczenia mogą wpływać na wzrost, zmniejszać aktywność fotosyntetyczną i ograniczać tworzenie metabolitów wtórnych . Uważa się, że niskie stężenia można uznać za toksyczne. Zaproponowała to grupa profesorów kierowana przez Petera Schütta.
    • Organiczne zanieczyszczenia powietrza : ten podrozdział koncentruje się na związkach organicznych. Trzy poważnie omawiane związki to etylen , anilina i dinitrofenol . Nawet na niskim poziomie te organiczne związki chemiczne powodowały: nienormalne opadanie liści, skręcenie liści i zabijanie siewek. Zaproponował to Fritz Führ.
  • Nadmierne odkładanie się azotu: Zwiększony poziom azotu i amonu , powszechnie występujących w nawozie , może mieć następujące możliwe skutki: może hamować pożyteczne grzyby, opóźniać reakcje chemiczne, zaburzać normalną równowagę między wzrostem pędów a wzrostem korzeni oraz zwiększać wypłukiwanie gleby . Jednak nie ma eksperymentalnego dowodu. Zaproponował to Carl Olaf Tamm. Zobacz też: Zanieczyszczenie substancjami odżywczymi

Konsekwencje zamierania lasu

Wymieranie lasów może być spowodowane wieloma czynnikami, jednak gdy już wystąpią, mogą mieć określone konsekwencje.

  • Grzybicze społeczność: ektomikoryzowych grzyby tworzą symbiozie z drzewami. Po pojawieniu się kornika może nastąpić zamieranie. Proces ten może zmniejszyć fotosyntezę, dostępność składników odżywczych oraz tempo i procesy rozkładu. Gdy to nastąpi, wspomniany wcześniej związek symbiotyczny zostaje negatywnie naruszony: społeczność grzybów ektomikoryzowych zmniejsza się, a następnie związek całkowicie zanika. Jest to problematyczne, ponieważ przetrwanie niektórych roślin zależy od ich obecności.
  • Chemia gleby : chemia gleby może ulec zmianie po epizodzie zamierania. Może to skutkować wzrostem nasycenia zasadami, ponieważ pozostawiona biomasa uwalnia pewne jony, takie jak wapń , magnez i potas . Można to uznać za pozytywny skutek, ponieważ nasycenie zasadą jest niezbędne dla wzrostu roślin i żyzności gleby. Dlatego oznacza to, że chemia gleby po zamieraniu może nawet pomóc w odzyskaniu kwaśnych gleb.

Zmiana klimatu

Zmiany średniej rocznej temperatury i susza są głównymi czynnikami przyczyniającymi się do wymierania lasów. Ponieważ więcej dwutlenku węgla jest uwalniane z martwych drzew, zwłaszcza w lasach Amazonii i borealnych , do atmosfery uwalniane jest więcej gazów cieplarnianych . Podwyższony poziom gazów cieplarnianych powoduje wzrost temperatury atmosfery. Prognozy dotyczące zamierania są różne, ale zagrożenie globalną zmianą klimatu może tylko zwiększyć tempo zamierania.

  • Zmniejszona odporność: drzewa mogą być odporne. Można to jednak zmienić, gdy ekosystem zostanie dotknięty epizodem suszy. Powoduje to, że drzewa stają się bardziej podatne na insekty, co powoduje zamieranie. Jest to problem, ponieważ przewiduje się, że zmiany klimatu zwiększą susze w niektórych regionach świata.
  • Progi: Istnieje szereg progów w odniesieniu do zamierania lasów, takich jak „różnorodność biologiczna [...], stan ekologiczny [...] i funkcja ekosystemu”. Ponieważ zmiana klimatu ma moc wywoływania zamierania w wyniku wielu procesów, progi te stają się coraz bardziej osiągalne, w niektórych przypadkach mogą wywołać proces dodatniego sprzężenia zwrotnego: gdy obszar podstawowy w ekosystemie zmniejsza się o 50%, następuje bogactwo gatunkowe grzybów ektomikoryzowych. Jak wspomniano wcześniej, grzyby ektomikoryzowe są ważne dla przetrwania niektórych roślin, przekształcając zamieranie w mechanizm pozytywnego sprzężenia zwrotnego.
  • Punkty krytyczne : Naukowcy nie znają dokładnych punktów krytycznych zmian klimatu i mogą jedynie oszacować ramy czasowe. Po osiągnięciu punktu krytycznego niewielka zmiana w działalności człowieka może mieć długofalowe konsekwencje dla środowiska . Dwa z dziewięciu punktów krytycznych dla głównych zmian klimatycznych prognozowanych na następne stulecie są bezpośrednio związane z zamieraniem lasów. Naukowcy obawiają się, że wymieranie lasów w amazońskich lasach deszczowych i wiecznie zielonych lasach borealnych spowoduje punkt zwrotny w ciągu najbliższych 50 lat.

Zobacz też

Bibliografia