Популяции пустынных кустарников с 1981 по 2019 годы сократились в двух регионах пустыни Мохаве: на 17 процентов в Отмане и на 15 процентов в Долине Смерти. На фоне изменения климата, которое сопровождалось увеличением концентрации углекислого газа в воздухе и снижением суммарного годового количества осадков, живущие там растения приспособились к ужесточившимся условиям с помощью более эффективного усвоения воды. Результаты исследования опубликованы в журнале .
В контексте климатологии внимание ученых традиционно обращено к лесам: они обладают большим биоразнообразием и продуктивностью, оказывают огромное влияние на климат и в то же время несут ущерб от его изменения. В то же время их площади стремительно сокращаются на фоне разрастания биома пустынь. Аридные пустыни уже занимают около 14 процентов поверхности суши, и в будущем их площадь будет увеличиваться за счет глобального изменения климата.
Для устойчивого землепользования в пустынях и сопредельных регионах решающее значение будет иметь численность и биоразнообразие специфичной растительности, а также ее реакция на изменение климата. Имеющиеся на текущий момент исследования физиологического отклика растительного покрова на изменение климата охватывают не более четырех вегетационных периодов подряд. Результаты таких наблюдений противоречивы и зачастую не указывают на какие-либо выраженные эффектах.
Ученые под руководством Эвери Дрисколл (Avery W. Driscoll) с 1981 по 2019 годы изучали реакцию кустарников , произрастающих в пустыне Мохаве, на изменение климата. В 1981 году они заложили пробные площадки, выбрав для этого участки пустыни с большим проективным покрытием в Долине Смерти и в районе Отмана на расстоянии более 200 километров друг от друга. Затем авторы составили геоботанические карты местности, инвентаризировали растительность и начали проводить ежегодный экологический мониторинг в последние две недели марта (в соответствии с пиком вегетационного периода).
В ходе мониторинга ученые фиксировали данные о состоянии растений, их цветении и наличии паразитов, а также отбирали по 5-10 листьев с некоторых кустов для анализа содержания биогенных элементов и соотношения изотопов углерода. Всего за 39 лет ботаники отобрали 1863 образца листьев кустарников из Долины Смерти и 1346 из Отмана. Климатические показатели (осадки, атмосферное давление, температура воздуха и прочие) для исследования были взяты из открытой базы данных PRISM.
Авторы исследования придерживались предположения о приспособленности растений к водному стрессу путем увеличения их коэффициента эффективности водопотребления (intrinsic water-use efficiency, iWUE). iWUE рассчитывается как отношение скорости фотосинтеза к проводящей (по отношению к CO2) способности устьиц листа. Этот параметр служит математическим выражением изменений в работе устьиц, которые возникают в ответ на изменение концентрации углекислого газа в воздухе.
Оказалось, что за 39 лет на территории Мохаве даже с учетом колебаний, вызванных Эль Ниньо, значительно снизилось суммарное годовое количество осадков (p=0,049) и выросла среднегодовая температура приповерхностного слоя воздуха (p<0,001). Скорость роста температуры воздуха составила в среднем 0,04 градуса Цельсия в год, а скорость снижения количества осадков — порядка 1,4 миллиметра в год.