Российские ученые определили, как именно климат влияет на развитие лесов

Универсальную модель роста деревьев, которая поможет эффективно «управлять» лесами, протестировали ученые Сибирского федерального университета (СФУ). Экспериментальная проверка, по словам авторов, показала ее высокую точность при прогнозировании изменений лесов Северного полушария. Данные опубликованы в высокорейтинговом журнале Frontiers in Plant Science.

«Управление» лесами – это комплекс мер, позволяющий эффективно и экологически безопасно регулировать промышленную вырубку и восстановление лесов. Ключевым элементом эффективного управления лесами, как объяснили специалисты СФУ, является имитационная модель роста деревьев, позволяющая прогнозировать их реакцию на внешние воздействия.

Модель Ваганова-Шашкина (VS-модель), которую развивают ученые СФУ, связывает рост древесных растений с тремя климатическими факторами: температурой воздуха, режимом увлажнения и освещенностью.

Эта модель, по словам исследователей, сегодня считается наиболее перспективной в научном сообществе, так как позволяет с высокой точностью прогнозировать «отклик» деревьев на прошлые, текущие и прогнозируемые климатические изменения на планете.

В новом исследовании VS-модель была протестирована на уникальных материалах наблюдений за ростом ели черной (Picea mariana), предоставленных канадскими учеными. Архив наблюдений, формировавшийся 15 лет, является одной из лучших баз данных в мире по сезонному росту деревьев.

«Проведенные на новом материале расчеты показали, что мы можем прогнозировать многие физиологические процессы роста деревьев с учетом климатической динамики даже в тех случаях, когда растения не очень чувствительны к климатическим факторам – как, например, некоторые виды хвойных на американском континенте. Это означает, что даже для специфических лесных территорий наши прогнозы могут быть использованы для практического управления лесами», – рассказал профессор кафедры математических методов и информационных технологий СФУ Владимир Шишов.

Результаты тестирования показали, что российская модель отлично описывает очень специфичную взаимосвязь роста ели черной с климатом ее ареала – севера провинции Квебек. По словам ученых СФУ, это подтверждает возможность применения модели практически для любых лесов Северного полушария.

Особенность модели, отличающая ее от конкурентов, заключается в простоте и лаконичности, подчеркнули ученые. По их мнению, в большинстве случаев на длительных временных интервалах именно климат определяет то, как растут и развиваются деревья в различных экосистемах, а значит, воздействием других факторов можно пренебречь.

В ходе исследования ученые применили VS-осциллограф, являющиеся онлайн версией VS-модели, а также высокопроизводительный вычислительный кластер СФУ. Проект стал возможен, как отметили ученые, благодаря тесному многолетнему сотрудничеству со специалистами канадского университета Квебека и Чикутими.

Следующим этапом работы ученых является разработка нейросетевых аналогов данной модели, которые позволят усовершенствовать расчеты для моделирования в масштабах всей планеты.