Деревья конкурируют за пространство, свет и ресурсы, и эти столкновения могут оставить боевые шрамы.

Когда вы идете по лесу, может возникнуть ощущение статичной обстановки, в которой почти ничего не происходит.Но деревья постоянно взаимодействуют и реагируют друг на друга по мере своего роста.Идет острая конкуренция за свет и пространство.Каждая смена каким-то образом влияет на общий облик леса.

Ученые-лесоводы вроде меня тратить много времени на размышления сукцессия лесов – предсказуемый процесс, в ходе которого виды растений колонизируют и доминируют на участке земли.Основная последовательность действий заключается в том, чтобы земля превратилась из открытого поля в кустарники и кустарники, затем в молодые деревья и, наконец, в большие взрослые деревья.Нарушения, такие как сильный шторм или лесной пожар, могут прервать или замедлить сукцессию лесов.

Я изучаю экологические изменения в видовом составе, расположении деревьев и развитии лесов, происходящие в ходе сукцессии и после нарушений.Моя исследовательская группа анализирует условия в смешанных лиственных или лиственных лесах.Используя годичные кольца, мы реконструируем то, как выглядели предыдущие леса много лет назад.

Применяя наблюдаемые закономерности и процессы, исследователи могут моделировать будущий рост и развитие лесов.Вот несколько идей о том, что может происходить среди деревьев вокруг вас во время прогулки по лесу.

Борьба за пространство и свет

Лесные сообщества содержат деревья разных пород, форм и размеров.Каждому виду требуется определенное количество солнечного света и пространства для процветания и роста со своей собственной скоростью.

Много деревьев дистанцироваться от других деревьев, чтобы свести к минимуму взаимодействие со своими соседями – закономерность, которую исследователи называют застенчивостью кроны.Если вы посмотрите вверх, вы можете заметить промежутки между деревьями и ветви возле промежутков со сломанными ветками и меньшим количеством листьев.Напротив, ветви и листья, у которых достаточно места и солнечного света для роста, будут более густыми и здоровыми.

Смешанные лиственные леса часто поддерживают более 30 древесных пород, Это означает, что они могут развиваться по-разному.Понимание того, как взаимодействуют деревья, позволяет людям, которые управляют лесами, будь то в сельской местности или в городе, предписывать методы, которые будут направлять рост лесов.

Когда лес только зарождается, в нем могут быть тысячи саженцев деревьев на акр.Но только от 50 до 100 деревьев на акр могут выжить и вырасти до зрелости.Лесники работают над тем, чтобы понять, какие деревья превзойдут другие, а какие уступят место для выращивания.

Одной из наиболее важных зон для понимания роста лесов является навес – потолок леса, включающий в себя все листья, ветки и сучья в кронах деревьев.Типичный смешанный лес будет иметь несколько слоев полога, состоящих из пород с разной скоростью роста.Когда деревья умирают, они теряют пространство для роста, которое выжившие деревья захватывают, увеличивая и расширяя свои кроны.

Как ураганы формируют леса

Взрослое дерево за свою жизнь испытает множество погодных явлений.Ветры заставляют деревья раскачиваться и сталкиваться с соседями, что приводит к истиранию кроны – повреждению почек и кончиков ветвей.Эти воздействия могут замедлять и уменьшать рост ветвей.Истирание кроны является признаком того, что древостой слишком густой, а конкуренция между деревьями подрывает здоровый рост.

Однако некоторым видам стирание кроны действительно может помочь.Например, дубы, медленно растущие породы, имеют плотные ткани и толстые ветви, которые могут истирать и повреждать ветви быстрорастущих деревьев, таких как тополь и камедь, древесина которых более слабая и менее плотная.Это позволяет дубам превзойти своих первоначально быстрорастущих соперников.

Некоторые леса представляют собой монокультуры, в которых преобладает одна порода деревьев.Например, на больших территориях запада США леса были сожжены или вырублены в 1800-х годах, а затем восстановлены с помощью сосна, который является родным для западных горных районов.Все деревья росли с одинаковой скоростью, в отличие от смешанных лесов, где некоторые виды растут быстрее, чем другие.

В результате выросли высокие, стройные деревья, которые больше раскачиваться во время ветреной погоды.Из-за истирания кроны или застенчивости у сосен маленькие кроны, которые не расширяются так далеко в стороны, как обычно.

Эти леса со временем застаиваются.Пространство между деревьями сокращается, потому что маленькие кроны деревьев не держат соседние деревья «на расстоянии вытянутой руки». Рост деревьев замедляется, и жизнеспособность деревьев снижается.

Прореживание этих лесов или проведение предписанные ожоги может увеличить расстояние между деревьями и обеспечить больше места для роста кроны.

Наблюдая за битвой деревьев

Чтобы изучить движение ветвей во время ветровых явлений, я и мои ученики используем акселерометры — устройства, которые измеряют как быстро меняется скорость движущегося объекта.Самые современные смартфоны содержат встроенные акселерометры которые помогают таким приложениям, как Google Maps, определять местоположение телефона.

Мы закрепляем акселерометры возле концов ветвей, где они измеряют движения ветвей в трех измерениях.Связав эти данные в режиме реального времени с измерениями скорости ветра, мы можем определить движения и ускорение ветвей в ответ на различные скорости ветра.

В одном исследовании мы проанализировали, как взаимодействие между различными видами деревьев изменило лесной полог пойменных лиственных лесов вдоль рек и ручьев в центральной части Миссисипи.Эти леса состояли в основном из вишнёвый дуб и деревья сладкой резинки.Оба вида обычны в смешанных насаждениях, но имеют различную форму кроны и скорость роста.

Первоначально камедь была более многочисленна и заметна в молодых лесах.Но со временем, благодаря тому, что деревья натыкались друг на друга, дубы с вишневой корой начали становиться сильнее на пространствах, освобожденных стертыми ветвями сладкой резинки.В конце концов, дуб вытеснил пришедшую в упадок жевательную резинку и пришел к доминировать над пологом леса.

Управление сверху вниз

Лесная среда постоянно меняется, и на нее влияет множество факторов: от нашествия насекомых и болезней растений до изменения климата и стихийных бедствий.Физическая абразия кроны между видами не так хорошо изучена, как некоторые из этих других стрессов, но она явно способствует развитию разнообразных смешанных лиственных лесов.

Наши исследования показывают, что, когда истирание кроны уменьшает размер кроны и рост быстрорастущих видов, могут появиться и стать более заметными более медленнорастущие, более толстые виды.Это открытие может помочь ученым и лесникам развивать здоровые и продуктивные леса и управлять ими.