Cięcie drzew zmieniło optymalne warunki fotosyntezy w subtropikalnej plantacji iglastej

Dlaczego przerzedzanie drzew ma znaczenie w zmieniającym się klimacie

W miarę ocieplania się świata lasy mają podwójną rolę: dostarczają drewna i siedlisk dla dzikiej przyrody, a jednocześnie pochłaniają znaczne ilości dwutlenku węgla z atmosfery. Wiele z tych lasów to plantacje nasadzone w regularnych rzędach, szczególnie w gwałtownie zalesiających się rejonach Chin. Badanie stawia pozornie proste pytanie o dalekosiężnych konsekwencjach: kiedy przerzedzamy te zagęszczone plantacje — usuwając część drzew, aby dać reszcie więcej przestrzeni — jak zmienia się „słodkie miejsce” światła, temperatury i wilgotności, w którym las zatrzymuje najwięcej węgla?

Od zatłoczonych drzewostanów sosnowych do luźniejszych lasów

Naukowcy pracowali na dużej subtropikalnej plantacji drzew iglastych w południowych Chinach, która była uważnie monitorowana przez lata. Miejsce to, niegdyś silnie zdegradowane erozją, zostało zalesione w latach 80. XX wieku szybkorosnącymi sosnami i daglezją chińską. Pod koniec pierwszej dekady XXI wieku drzewostan stał się gęsty i jednorodny, z ponad 1 300 pniami na hektar — klasyczna, ciasno upakowana plantacja. Jesienią/zimą 2012 roku zarządcy usunęli około jednej czwartej powierzchni podstawy drzewostanu — w przybliżeniu co trzeci do czwartego pnia — wokół wyposażonej w instrumenty wieży flux. To umiarkowane przerzedzenie, powszechne w regionalnej praktyce leśnej, otworzyło koronę, zwiększyło penetrację światła i zmniejszyło konkurencję o wodę i składniki pokarmowe między pozostałymi drzewami.

Słuchając, jak las oddycha

Aby sprawdzić, jak odpowiedziało pochłanianie węgla przez las, zespół wykorzystał metodę kowariancji turbulentnej (eddy covariance), która ciągle mierzy wymiany dwutlenku węgla między lasem a atmosferą. Przez sześć lat — cztery przed przerzedzeniem i dwa po — rejestrowali, ile węgla plantacja pobierała z powietrza (jej brutto produktywność pierwotną, GPP), równocześnie mierząc kluczowe warunki środowiskowe: strumień promieniowania netto od słońca, temperaturę powietrza, suchość powietrza (deficyt ciśnienia pary) oraz wilgotność w wierzchniej warstwie gleby. Grupując dane w przedziały dla każdego czynnika, mogli zobaczyć, jak GPP wzrastała, osiągała szczyt, a następnie spadała, gdy warunki stały się zbyt ciemne, zbyt chłodne, zbyt gorące lub zbyt suche.

Odnalezienie „złotego środka” lasu

Analiza wykazała, że dla światła, temperatury i suchości powietrza las podążał za klasycznym wzorcem „za mało — w sam raz — za dużo”. Przed przerzedzeniem las osiągał najlepsze wyniki przy pewnym poziomie nasłonecznienia, ciepłej, ale nie palącej temperaturze powietrza oraz umiarkowanie suchej atmosferze. Po przerzedzeniu te punkty optymalne przesunęły się w górę: drzewostan potrafił teraz znosić silniejsze nasłonecznienie, nieco wyższe temperatury i bardziej suche powietrze, zanim fotosynteza zaczęła spadać. Jednocześnie maksymalne pochłanianie węgla przy każdym optimum wzrosło. Na przykład przy preferowanym poziomie światła szczytowe GPP po przerzedzeniu było o około 13 procent wyższe niż przed zabiegiem. Autorzy wiążą te korzyści z lepszym rozmieszczeniem światła w koronie, poprawionym ruchem powietrza oraz zmniejszoną konkurencją o wodę glebową, co razem pozwoliło drzewom i podszytowi utrzymywać liście w efektywnej pracy w bardziej wymagających warunkach.

Gdy przyrodnicze pokrętła zmieniają się razem

W rzeczywistości oczywiście światło, temperatura i suchość powietrza nie zmieniają się pojedynczo. Gorące, jasne dni zwykle bywają też suche. Dlatego badacze poszli dalej niż testy jednoczynnikowe i poszukali realistycznych kombinacji warunków, które dawały najwyższe obserwowane GPP. Przed przerzedzeniem najlepsza mieszanka lasu obejmowała wysokie, ale nie ekstremalne nasłonecznienie, łagodną temperaturę około 23 °C, umiarkowaną suchość powietrza i stosunkowo wilgotną glebę. W takich warunkach las osiągał maksymalne pochłanianie węgla rzędu około 0,98 miligrama CO₂ na metr kwadratowy na sekundę. Po przerzedzeniu „najlepsza mieszanka” przesunęła się: optimum lasu znalazło się przy niemal tym samym poziomie światła, ale przy cieplejszych 27 °C i bardziej suchym powietrzu, z nieco wilgotniejszą glebą, a szczytowe GPP wzrosło do około 1,11 miligrama CO₂ na metr kwadratowy na sekundę. Co ważne, te realne optima nie były po prostu teoretycznymi najlepszymi wartościami każdego czynnika; odzwierciedlały kompromisy i interakcje między wszystkimi czterema zmiennymi.

Co to oznacza dla zarządzania lasami produkcyjnymi

Dla czytelnika niebędącego specjalistą kluczowy przekaz jest taki, że przerzedzanie zrobiło więcej niż tylko uwolniło przestrzeń; rzeczywiście zmieniło „strefę komfortu” środowiskowego, w której ta plantacja działa najefektywniej jako gąbka węglowa. Po przerzedzeniu las mógł dobrze funkcjonować przy jaśniejszych, cieplejszych i bardziej suchych warunkach i przekształcać tę dodatkową energię w większe pochłanianie węgla zamiast w stres. Ponieważ zmiany klimatu przesuwają wiele regionów w stronę bardziej gorących i zmiennych warunków pogodowych, zrozumienie i dostosowanie tej strefy optymalnej przez działania gospodarcze staje się coraz cenniejsze. Badanie sugeruje, że dobrze zaplanowane przerzedzenia w nadmiernie gęstych subtropikalnych plantacjach mogą zarówno utrzymać produkcję drewna, jak i pomóc lasom pozostać skutecznymi, odpornymi pochłaniaczami węgla w ocieplającym się świecie.

Cytowanie: Li, S., Xu, M., Yang, F. et al. Thinning altered the optimum photosynthetic environment in a subtropical coniferous plantation. Sci Rep 16, 4867 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35052-0

Słowa kluczowe: przerzedzanie lasu, wchłanianie węgla, subtropikalna plantacja, fotosynteza, adaptacja do klimatu