Отмирание леса - Forest dieback

Йизерские горы в Центральной Европе в 2006 г.
Отмирание деревьев из-за непрекращающейся засухи в Саксонский Фогтланд в 2020 году

Отмирание леса (также "Waldsterben", немец заимствованное слово ) является условием в деревья или же древесные растения в котором периферические части убиты, либо патогены, паразиты или из-за таких условий, как кислотный дождь и засуха.[1] Два из девяти переломные моменты для основных изменения климата прогноз на ближайшее столетие, напрямую связаны с лес отмирания.[2]

Определение

Отмирание леса относится к явлению насаждения деревья потеря здоровья и смерть без очевидной причины. Это состояние также известно как упадок леса, повреждение леса, усыхание на уровне полога и усыхание на уровне древостоев (также Waldsterben и Waldschäden, немецкие заимствования).[3] Обычно это затрагивает отдельных разновидность деревьев, но может также затронуть несколько видов. Деревья и древесные растения погибают под воздействием сложной группы факторов, в которую входят паразиты, такие как грибки и жуки, загрязнения, такие как кислотные дожди и органические соединения, и засуха.[1] Болезни и вредители могут очень легко убить большие группы деревьев, но преждевременная и прогрессирующая потеря групп деревьев без очевидной или конкретной причины известна как усыхание леса. Отмирание - событие эпизодическое.[3] Dieback принимает множество мест и форм. Он может быть по периметру, на определенной высоте или рассредоточен по лесной экосистеме.[4]

Отмирание леса имеет много симптомы: опадание листьев и хвои, обесцвечивание листьев и хвои, истончение кроны деревьев, мертвые насаждения деревьев определенного возраста и изменения корней деревьев. Отмирание леса имеет множество динамических форм. Древостой может одновременно демонстрировать легкие симптомы, экстремальные состояния или смерть. Упадок лесов можно рассматривать как результат продолжающегося, широко распространенного и серьезного отмирания нескольких видов в лесу.[3] Текущее сокращение лесов характеризуется быстрым развитием отдельных деревьев, появлением в разных типах лесов, длительностью (более 10 лет) и распространением по всему естественному ареалу пораженных видов.[4]

История

Много исследование это было сделано в 1980-х годах, когда в Германии и на северо-востоке Соединенных Штатов произошло серьезное отмирание. Предыдущие случаи отмирания были ограничены на региональном уровне, но, начиная с конца 1970-х годов, упадок пришелся на леса Центральной Европы и некоторых частей Северной Америки. Ущерб лесам в Германии был другим, потому что сокращение было серьезным, до 50% деревьев, длительным, более 5 лет и широко распространенным среди древесных пород. Количество пораженных деревьев снизилось с 8% в 1982 г. до 50% в 1984 г. и оставалось на уровне 50% до 1987 г.[4] Было предложено много гипотез этого отмирания, Смотри ниже.

Засуха и температура (перегрев ) были причинными факторами во многих случаях отмирания. Это состояние часто встречается у полузасушливый регионы и деревья уже подчеркнуты обезвоживание. Сообщалось о случаях отмирания в диапазоне 50% смертности у многих видов в Африке, Азии, Европе, Северной Америке, Южной и Центральной Америке и Австралии. В период с 1970-х по 2000-е годы во всем мире происходило заметное отмирание, вызванное засухой. До этого произошло несколько случаев отмирания, связанного с засухой. Например, в период с 1945 по 1993 год сообщалось о 23% смертности в г. Сенегал Африка.[5] Деревья, подвергшиеся воздействию засухи и температуры, более восприимчивы к паразитам.[3]

В Северная Америка было пять примечательных твердая древесина отмирания в 20 веке. Это произошло по мере созревания леса, и каждый эпизод длился около одиннадцати лет. Наступило самое суровое отмирание лесов умеренного пояса. белая береза и желтая береза деревья. Остальные пепел, дуб, и клен разновидность. Эпизод с белыми и желтыми березками начался между 1934 и 1937 годами и закончился между 1953 и 1954 годами. Это произошло по волновой схеме, которая сначала появилась в южных регионах и переместилась в северные регионы. Вторая волна очевидна между 1957 и 1965 годами в северном Квебеке. Кленовый сахар испытала волну отмирания в некоторых частях Соединенных Штатов в 1960-е годы. Вторая волна произошла в основном в Канаде в 1980-х годах, но также достигла Соединенных Штатов. Эти отмирания были численно проанализированы, чтобы исключить естественное дерево. смертность. Предполагается, что зрелый лес более подвержен экстремальным воздействиям. экологические стрессы.[6]

Патогены ответственны за многие отмирания. Трудно изолировать и точно определить, какие болезнетворные микроорганизмы ответственны и как они взаимодействуют с деревьями. Например Phomopsis azadirachtae это гриб из рода Фомопсис который был идентифицирован как ответственный за отмирание в Азадирахта индика (Ним) в регионах Индии.[7] Ним - очень выносливое и засухоустойчивое дерево, обладающее противогрибковыми и антибактериальными свойствами, но все же оно имеет множество болезней. Различные патогены поражают каждую часть дерева: ветки, побеги, листья, корни и кору. Ученые выделили и грибок, и токсин. Они определили возбудителя болезни в тканях всех пораженных деревьев. Правильное знание химии токсинов и их роли в патогенезе требует дальнейших исследований.[7] Некоторые эксперты рассматривают отмирание как группу болезней с не совсем понятным происхождением, на которые влияют факторы, предрасполагающие деревья к инвазии в стрессовых условиях.[3]

Верхняя умирающая болезнь это болезнь Heritiera fomes, доминирующий вид мангровых деревьев, произрастающих в Сундарбанс. Это заболевание стало более распространенным примерно с 1970 г. и может быть связано с увеличением тяжелый металл концентрация осадка, отложившегося в Дельта Ганга.[8]

Гипотеза

Компоненты лесная экосистема являются сложными и выявить конкретные причинно-следственные связи между отмиранием и окружающей средой. Этиология - это наука определения причин смерти. Поскольку не существует единой и ясной причины отмирания, существует множество гипотез о причинах и последствиях отмирания. Следующие гипотезы были согласованы между научными обменами Германии и США в 1988 году.[4]

Закисление почвы /токсичность алюминия: Когда почва становится более кислой, происходит выброс алюминия, который повреждает корни дерева. Наблюдаемые эффекты: снижение поглощения и транспорта некоторых катионов, снижение корневое дыхание, повреждение мелких питающих корней и морфологии корней, а также снижение эластичности клеточные стенки. Это предложил профессор Бернхард Ульрих в 1979 году.[4]

Комплексное высотное заболевание: Сочетание высоких уровней озона, кислотных отложений и дефицита питательных веществ на больших высотах губит деревья. Высокие концентрации озона повреждают листья и хвою деревьев. Питательные вещества вымываются из листвы. Цепочка событий со временем увеличивается. Это предлагает группа профессоров: Бернхард Принц, Карл Рефюсс, Хайнц Цёттль.[4]

Болезнь красной иглы из ель: Симптомами являются падение иглы и истончение кроны. Иглы приобретают цвет ржавчины и опадают. Это вызвано листовыми грибами, которые являются вторичными паразитами, поражающими ослабленные деревья. Это предлагает профессор Карл Рефюсс.[4]

Общий стресс: Повышенный уровень атмосферные загрязнители вредит корневой системе и накапливает токсины в новых листьях. Загрязняющие вещества изменяют рост, снижают фотоситетическую активность и уменьшают образование вторичные метаболиты. Считается, что низкие уровни концентрации токсичны. Это предлагает группа профессоров под руководством Петера Шютта.[4]

Избыточное отложение азота: Повышенный уровень азота и аммоний, а удобрение, может иметь следующие возможные эффекты: подавлять полезные грибки, задерживать химические реакции, нарушать нормальный баланс между ростом побегов и корней, увеличивать выщелачивание почвы. Нет никаких экспериментальных доказательств. Это предлагает Карл Олаф Тамм.[4]

Смотрите также: Загрязнение питательными веществами

Органические загрязнители воздуха: Это похоже на общую гипотезу стресса, но основное внимание уделяется органическим соединениям. Серьезно обсуждаются три соединения: этилен, анилин, и динитрофенол. Даже при низких уровнях эти органические химические соединения вызывают: аномальное опадание листвы, скрученную листву и гибель всходов. Это предлагает Фриц Фюр.[4]

Глобальное изменение климата

Изменения среднегодовой температуры и засуха являются основными факторами, способствующими усыханию лесов. Поскольку больше углерода высвобождается из мертвых деревьев, особенно в Amazon и Бореальный леса, больше парниковые газы выбрасываются в атмосферу. Повышенный уровень парниковых газов увеличивает температуру атмосферы. Петля обратной связи усиливается, и биологическая адаптация вида определяет его выживание. Прогнозы отмирания разнятся, но угроза глобальное изменение климата только способствует увеличению скорости отмирания.[9]

Ученые не знают точных переломных моментов изменения климата и могут только оценить временные рамки. Когда переломный момент - критический порог - достигнут, небольшое изменение в деятельности человека может иметь долгосрочные последствия для среда. Две из девяти переломных точек для прогнозов основных изменений климата на следующее столетие напрямую связаны с исчезновением лесов. Ученые обеспокоены тем, что исчезновение лесов в Тропический лес Амазонки[10] и Бореальный вечнозеленый лес[11] вызовет переломный момент в следующие 50 лет.[2]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б «Вымирание лесов, вызванное изменением климата: глобальное явление, которое усиливается?». Продовольственная и сельскохозяйственная организация (ФАО). 2009 г.. Получено 16 марта, 2010.
  2. ^ а б "'Переломные моменты могут наступить в этом веке ». Университет Восточной Англии. 5 февраля 2008 г.. Получено 16 марта, 2010.
  3. ^ а б c d е Чесла, Уильям М., Донаубауэр, Эдвин. (1994) Упадок и отмирание деревьев и лесов: глобальный обзор. Рим, Италия: Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций.
  4. ^ а б c d е ж грамм час я j Краль-Урбан, Б., Папке, Х.Э., Петерс, К. (1988) Упадок лесов: исследование причинно-следственных связей в Соединенных Штатах Северной Америки и Федеративной Республике Германии. Германия: Группа оценки биологии, экологии и энергетики Центра ядерных исследований Юлиха.
  5. ^ Аллен, C.D., et al. (2009) Глобальный обзор смертности деревьев, вызванной засухой и жарой, выявляет новые риски изменения климата для лесов. Экология и управление лесами, 259, 660–684. Дои:10.1016 / j.foreco.2009.09.001
  6. ^ Оклер, А.Н.Д., Эглинтон, П.Д., Миннемейер, С.Л. (1997) Основные эпизоды отмирания лесов лиственных пород северных регионов: разработка числовых показателей степени и степени серьезности в воздухе. Нидерланды: Kluwer Academic Publishers.
  7. ^ а б Гирш, К., Шанкара Бхат, С. (2008) Phomopsis azadirachtae - Умирание патогена нима. Электронный журнал биологии, 4 (3), 112-119.
  8. ^ Awal, M.A .; Hale, W.H.G .; Стерн, Б. (2009). «Концентрации микроэлементов в отложениях мангровых зарослей в Сундарбане, Бангладеш». Бюллетень загрязнения морской среды. 58 (12): 1944–1948. arXiv:1506.05421. Дои:10.1016 / j.marpolbul.2009.08.016.
  9. ^ Аллен, К. (2009) Вымирание лесов, вызванное изменением климата: глобальное явление, которое обостряется? Унасылва 231/232, 60, 43-48.
  10. ^ Blaustein, R.J. (2011). Amazon Dieback и 21 век. Биология, 61 (3), 176-182. Дои:10.1525 / bio.2011.61.3.3
  11. ^ Кранкина О.Н. и др. (1997) Адаптация к глобальному изменению климата: примеры российских бореальных лесов. Изменение климата, 36, 197–216.