Используя сочетание спутниковых снимков, инвентаризации лесов и суперкомпьютерных технологий, международная группа исследователей смогла нанести на карту популяцию деревьев во всем мире на уровне квадратных километров.
Их результаты, опубликованные в журнале Nature, обеспечивают наиболее полную оценку популяций деревьев из когда-либо созданных и предлагают новое понимание класса организмов, который помогает формировать большинство наземных биомов.
Новые идеи могут улучшить моделирование многих крупномасштабных систем, от моделей круговорота углерода и изменения климата до распределения видов животных и растений, говорят исследователи.
«Деревья являются одними из самых известных и важных организмов на Земле, но мы только недавно начали понимать их глобальные масштабы и распространение», – сказал Томас Кроутер, научный сотрудник Йельской школы лесоводства и экологических исследований (F&ES) и ведущий автор. исследования.
«Они хранят огромное количество углерода, необходимы для круговорота питательных веществ, для качества воды и воздуха, а также для бесчисленных человеческих услуг», – добавил он. "Тем не менее вы просите людей оценить, в пределах порядка величины, сколько там деревьев, и они не знают, с чего начать. Не знаю, что бы я мог предположить, но я был определенно удивлен, обнаружив, что мы говорим о триллионах."
Исследование было вдохновлено просьбой организации «Растение для планеты», глобальной молодежной инициативы, которая возглавляет кампанию «Миллиард деревьев» Программы Организации Объединенных Наций по окружающей среде.«Два года назад группа обратилась к Crowther с просьбой дать базовые оценки количества деревьев в региональном и глобальном масштабах, чтобы они могли лучше оценить вклад своих усилий и установить цели для будущих инициатив по посадке деревьев.
В то время единственная глобальная оценка составляла чуть более 400 миллиардов деревьев во всем мире, или около 61 дерева на каждого человека на Земле. Этот прогноз был составлен с использованием спутниковых снимков и оценок площади лесов, но не включал никакой информации с земли.
В новом исследовании использовалась комбинация подходов, чтобы выявить 3.04 триллиона деревьев – примерно 422 дерева на человека.
Кроутер и его коллеги собрали информацию о плотности деревьев на более чем 400 000 лесных участков по всему миру. Это включало информацию из нескольких национальных инвентаризаций лесов и рецензируемых исследований, каждое из которых включало подсчет деревьев, проверенный на уровне земли.
Затем с помощью спутниковых снимков они смогли оценить, как количество деревьев на каждом из этих участков связано с местными характеристиками, такими как климат, топография, растительность, состояние почвы и антропогенное воздействие.
«Разнообразный массив данных, доступных сегодня, позволил нам построить прогностические модели для оценки количества деревьев в каждом месте по всему миру», – сказал аспирант Йельского университета Генри Глик, второй автор исследования.
Полученная карта может проинформировать ученых о структуре лесных экосистем в разных регионах, и ее можно использовать для улучшения прогнозов относительно хранения углерода и биоразнообразия во всем мире.
«Большинство глобальных данных об окружающей среде являются тематически грубыми», – сказал Мэтью Хансен, глобальный эксперт по лесному хозяйству из Университета Мэриленда, который не принимал участия в исследовании. "Исследование Crowther et al. продвигает нас к необходимой прямой количественной оценке древовидных распределений, информации, готовой для использования во множестве последующих научных исследований."
Наибольшая густота деревьев отмечена в бореальных лесах субарктических регионов России, Скандинавии и Северной Америки. Но самые большие лесные массивы, безусловно, находятся в тропиках, где растет около 43 процентов деревьев в мире. (Только 24 процента находятся в густых бореальных регионах, а еще 22 процента – в зонах умеренного климата.)
Результаты показывают, как изменяется плотность деревьев в разных типах леса.
Исследователи обнаружили, что климат может помочь предсказать густоту деревьев в большинстве биомов. Например, в более влажных районах может расти больше деревьев. Однако в некоторых регионах положительное влияние влаги было обращено вспять, поскольку люди обычно предпочитают влажные продуктивные районы для ведения сельского хозяйства.
По словам Кроутера, на самом деле человеческая деятельность является крупнейшим фактором роста количества деревьев во всем мире.
Хотя негативное влияние деятельности человека на естественные экосистемы ясно видно на небольших территориях, исследование дает новую меру масштабов антропогенного воздействия, подчеркивая, как исторические решения о землепользовании повлияли на естественные экосистемы в глобальном масштабе. Короче говоря, плотность деревьев обычно резко падает по мере увеличения численности населения. Вырубка лесов, изменения в землепользовании и управление лесным хозяйством являются причиной валовой потери более 15 миллиардов деревьев ежегодно.
«Мы почти вдвое уменьшили количество деревьев на планете, и в результате мы увидели их влияние на климат и здоровье человека», – сказал Кроутер. "Это исследование подчеркивает, сколько еще нужно усилий, если мы хотим восстановить здоровые леса во всем мире."
В исследовании участвовали исследователи из 15 стран.