Навколишнє середовище У разі посухи в ландшафті виникає боротьба за розподіл води
Ландшафти Бранденбурга все ще страждають від наслідків посухи у 2018 р. Про це свідчить проект у Demnitzer Mühlenfließ, в якому берлінські дослідники ретельно відстежують шлях, який проходить вода в землі.
9.02.2020 - 6:29, Керстін Вірінг
Берлін Дерева та кущі, які отримують жовте листя у серпні. Фермери, які знову мають поганий урожай через відсутність опадів. І грунт, який перетворюється на пил. Постійна посуха цього літа створює образи, які були надзвичайно незвичними для Німеччини лише кілька десятиліть тому. Тим часом, однак, сухі заклинання, здається, збільшуються - тенденція, на яку експерти спостерігають з занепокоєнням. Тому що вони побоюються, що цикли води більше не працюватимуть так, як вони працювали раніше. "Тоді цілком може бути, що попередня форма сільського та лісового господарства вже неможлива", - попереджає Дерте Тецлафф з Інституту прісноводної екології та внутрішнього рибальства Лейбніца (IGB) у Берліні.
Дослідник очолює робочу групу, яка використовує найсучасніші наукові методи для відстеження подорожі води через ландшафт. "Ми хочемо знати, що насправді відбувається, коли йде дощ", - пояснює вона. Лише найменша частина опадів потрапляє в потоки, річки та озера. Значно більше випаровується з усіх можливих поверхонь і таким чином знову потрапляє в атмосферу незабаром після зливи. Інша частина просочується в землю, де вона може йти різними шляхами. Наприклад, один веде над корінням у рослини, а звідти над листям назад у повітря. Однак ґрунт може спочатку зберігати воду протягом більш тривалого періоду, а пізніше направляти її до річок або ґрунтових вод.
Але скільки води проходить яким шляхом? Це дуже важливе питання, особливо під час посухи. Оскільки тоді цілком може бути, що кількості, що падає з неба, недостатньо для забезпечення рослин і поповнення запасів підземних вод та водойм. У ландшафті йде своєрідна боротьба за розподіл води. І хто його виграє, залежить від складної взаємодії ґрунту, рослинності та землекористування.
Як відрізнити молоду від старшої води
«У Бранденбурзі ми можемо дуже добре вивчити ці процеси, - говорить Дерте Тецлафф. Оскільки з річною кількістю опадів 560 літрів на квадратний метр, штат і без того є найсухішим у Німеччині. А іноді ситуація стає ще більш екстремальною. Так само, як у 2018 році, коли всього 390 літрів води закидало кожен квадратний метр протягом року. У Demnitzer Mühlenfließ, водозбірник Шпрее приблизно в 55 кілометрах на південний схід від Берліна, команда IGB вивчила наслідки для змішаного лісу на піщаному ґрунті та для лугу на суглинистому ґрунті.
З цією метою дослідники використовували не лише довгострокові дані про клімат та стоки, але також власні результати вимірювань вологості ґрунту, рівня та якості ґрунтових вод та виходу води з рослин. Аналіз стабільних ізотопів водню та кисню був особливо інформативним. Це форми двох елементів різної ваги, які, природно, також утворюють молекули води різної ваги. "Коли вода конденсується або випаровується, співвідношення важких і легких варіантів змінюється", - пояснює Дьорте Тецлафф.
Тому історію води в ландшафті можна відновити за цим ізотопним відбитком пальця. Наприклад, воно виявляє, чи це «молода» вода від останнього дощу чи старша, яка тривалий час зберігається в землі. З цього віку можна зробити висновок, чи проникає дощова вода взагалі в ґрунт, як довго вона там зберігається і чи не потрапляє вона потім у рослини або в підземні води.
Блакитна вода, зелена вода
Під блакитною водою Експерти розуміють, що частина опадів, що заповнює озера, річки та підземні води, і, отже, може використовуватися безпосередньо для водопостачання людей і тварин.
Є також зелена вода, що знаходиться під сильним впливом рослинності. Він випаровується або з листя, або з інших поверхонь після зливи. Або він поглинається рослинами і викидається назад в атмосферу шляхом транспірації з листя.
В майбутньому За словами дослідників клімату, буде більше спекотних хвиль та посухи. Це повинно призвести до вищого попиту на зелену воду, яка відбуватиметься за рахунок блакитної. Тому, ймовірно, стане дедалі складніше збалансувати потреби у воді сільського та лісового господарства з утворенням нових підземних вод та підтримкою функцій екосистеми в річках та озерах. Для цього потрібно знати, як різні рослини та землекористування впливають на розподіл води.
У посушливому 2018 році більшість рідкісних опадів на Demnitzer Mühlenfließ випаровувались безпосередньо або рослини поглинали їх і знову виділяли через листя. Однак існували чіткі відмінності між двома тестовими ділянками, які пов’язані з рослинністю та властивостями ґрунту.
Таким чином, полог лісу вловлював більшу частину дощу ще до того, як він навіть дійшов до землі. Більша частина його знову випаровувалася безпосередньо з поверхні листя. Решта рідкісних опадів потрапила на піщані надра, в яких важко зберігати вологу. Вода глибоко проникала в неї, але мало шансів дістатися до підземних вод протягом вегетації з весни до осені. Тому що глибоке коріння дубів та інших лісових дерев ловило це заздалегідь. Внаслідок цих особливостей лісова підлога значно пересохла, під час посухи дослідники виявили у верхньому метрі лише 37 літрів води на квадратний метр.
Ми були здивовані тяжкістю посухи. А також про те, що це все ще триває.
Дерте Тецлафф, Інститут прісноводної екології та внутрішнього рибальства Лейбніца, Берлін
Натомість луки були значно вологішими - 146 літрів на квадратний метр. Тут суглинний ґрунт міг зберігати більше вологи, а неглибоко вкорінені трави забезпечували себе лише з ділянок біля поверхні. Крім того, стебла випускали в повітря менше води, ніж дерева. Тому навіть під час посухи деякі запаси стікали з цієї області до підземних вод. Тим не менше, пасовища сильно постраждали від надзвичайної посухи.
Насправді обидва ландшафти ще не оговтались від нього. Майже середньої кількості опадів у 2019 році також було недостатньо для поповнення запасів води в ґрунті та водойм підземних вод та для відновлення рослинності. І ось наступна фаза сушіння вже триває. "Ми були здивовані серйозністю посухи", - каже Дерте Тецлафф. "А також про те, що це все ще триває".
Це правда, що в минулому було кілька посушливих років поспіль через природні коливання клімату. Але потім їх замінили кілька вологих. "Ми можемо лише сподіватися, що незабаром ми знову переживемо такий період вологості, коли кількість опадів буде вище середнього протягом декількох місяців або навіть років", - говорить дослідник IGB. Однак ніхто не знає, чи застосовуватимуться старі правила перемикання між вологим та сухим у часи змін клімату.
Надія на дощові роки
Якщо сухе заклинання зберігатиметься, це не буде хорошою новиною для ландшафтів Бранденбурга. "Шокуючим було побачити, наскільки сильно навіть природний змішаний ліс страждає від посухи", - каже Лукас Кляйн, докторант команди Тетцлаффа. "Ситуація ще гірша для комерційного лісу з домінуючими хвойними породами". І, на думку дослідників, це має стосуватися не лише Бранденбурга, але й багатьох інших низинних регіонів Центральної Європи, що мають подібні ґрунти та подібну геологічну історію.
Але що можна зробити, щоб пейзажі стали більш стійкими до посухи? Команда IGB виступає за заходи, які ведуть до більшого поповнення ґрунтових вод та кращої ємності зберігання ґрунту. Наприклад, можна почати з обробітку ґрунту, відбору вирощуваних культур та густоти дерев, висаджених для ведення лісового господарства. "Раніше ми вирішували, що ми хочемо посадити, а потім забезпечували потрібну нам воду", - каже Дерте Тецлафф. Однак у майбутньому із частішими посухами це, мабуть, більше не працюватиме. “Спочатку ми повинні точно знати, скільки води доступно. А потім вирішіть, для якого цільового користування цього достатньо ".