Коллектив лаборатории биогеографии Института географии РАН завершил очередной этап синтеза результатов дистанционных и полевых исследований биоты Российской Арктики в рамках гранта РФФИ № 18-05-60057 «Позеленение» тндры как драйвер современной динамики арктической биоты». Ключевой проблемой этого этапа стала оценка динамики леса как экосистемы вдоль южных рубежей Арктики в условиях быстрых климатических изменений. В работе над проектом участвуют как специалисты-геоботаники (Е.А. Белоновская, О.В. Морозова, Н.Г. Царевская, С.В. Титова и др.), так и зоогеографы Института географии РАН (М.А. Вайсфельд, П.М. Глазов, А.Ю. Пузаченко, Г.М. Тертицкий и др.).
«Многие прогнозные модели глобального потепления еще в конце 1990-х гг. предсказывали практически полное исчезновение тундровой зоны и замещение ее лесами к середине–концу 21 века, – говорит руководитель проекта, заведующий лабораторией биогеографии Института географии РАН Аркадий Тишков. – Наравне с прогнозом IPCC, что к 2016-2020 гг. должен исчезнуть ледяной покров Арктики, экспансия лесов в тундру стала своего рода брендом для сторонников антропогенного потепления. В основу наших исследований было положено представление о том, что при общем тренде «потепления» в Арктике (до 0.8-0.9 град. С/10 лет) в отдельных регионах климатические изменения и их старт проявляются по-разному, а биота реагирует не только с разной скоростью, но и разнонаправленно, – продолжает ученый. – Само «позеленение» Арктики (повышение продуктивности растительного покрова) проявляется пространственно неравномерно и часто за счет разных процессов. Кроме того, «исходные позиции» в состоянии арктической биоты на момент старта «быстрых» изменений климата были в регионах Российской Арктики неодинаковые. Все это позволило заключить, что модели, демонстрирующие реакцию тундровых экосистем Арктики на потепление – их почти полное исчезновение при трендах температуры уже к концу 21 в., – не корректны, а прогнозы в части биотических изменений – не верны. Кроме того, сама методология «прямых» оценок последствий повышения температуры для арктической биоты путем пространственных экстраполяций (смещения границ и замещение одних биомов другими) не учитывает региональной специфики наблюдаемых явлений. Именно против такого «механистичного» подхода и были направлены наши исследования по гранту. В них рассматривались сначала региональные биогеографические эффекты изменений климата в Арктике – изменение состава флоры и фауны, ареалов арктических видов, их миграций и пр.», – говорит Аркадий Тишков.
Вопрос о том, как проявляется климатогенная динамика границы леса в Арктике, волновавший исследователей и в начале, и в середине, и в конце 20 в., в 21 в. должен был получить ответ, по мнению коллектива ученых Института географии РАН, с позиций уточнения современного биогеографического и сукцессионного статуса лесной растительности на северном пределе путем использования методов дистанционного анализа с последующей наземной верификацией, результаты которых и были синтезированы в рамках соответствующего гранта РФФИ.
«Нами выявлены три варианта развития леса в тундре в условиях современного цикла потепления, – говорит Аркадий Тишков. – Первый – это когда лес восстанавливает свои позиции на участках с ранее уничтоженным древостоем, а полоса тундры, где может расти лес, рассматривается как предклимаксное, а лес – терминальное (климаксное) состояние. Это, например, происходит сейчас на о-ве Тит-Ары в дельте р. Лены, где лес был вырублен в предыдущий цикл потепления в 1930-40-х гг.».
Второй вариант развития леса в тундре – это расширение его площади, когда лес занимает «новые» в пределах тысячелетней динамики тундровые местообитания с более благоприятными температурными, мерзлотными и прочими условиями, включая продолжительность вегетационного периода. Третий вариант – это когда лесная растительность «надвигается» на тундру, используя краткосрочные температурные аномалии (не более нескольких десятилетий), сохраняя ее геоботанический и биогеографический статус. По словам Аркадия Тишкова, характерное время становления/восстановления «зонального леса» в полосе контакта с тундрой составляет не менее 200-400 лет, т.е. равно его сукцессионному циклу.
При анализе дистанционных материалов во всех трех вариантах динамики проявляются ландшафтные особенности наступления леса на тундру: 1. вдоль речных долин, расположенных меридионально и несущих тепло с юга на север (как на р. Печора); 2. из долин на террасы и склоны водораздела (как это выявлено для долины р. Надым в Западной Сибири); 3. на водоразделах – от стенки леса и от границ островов леса – «omnidirectional expansion» (как это представлено на северных лесных территориях Восточного Таймыра). «Для флоры и фауны отдельных регионов Российской Арктики отмечены процессы «бореализации» (продвижения бореальных видов на север), но установить старт климатогенной сукцессии, позволяющий сформировать «зональные леса» с тысячами новых для тундры видов таежных растений, животных и грибов не удается, – отмечает Аркадий Тишков. – Практически все современные случаи движения леса в тундру представляют собой явление инкумбации (независимого существования тундрового и лесного ярусов формирующегося временного комплекса)».
По литературным данным и с помощью анализа архивов космической съемки ученым удалось определить масштабы и интенсивность движения ВГЛ в горных регионах Российской Арктики. «В последнее столетие здесь выявляется не менее 2-3 (включая современный) циклов облесения субальпийских и оро-тундровых поясов, – говорит Аркадий Тишков. – По вектору вертикального перемещения скорости составляли от 0.5-1.0 до 3.0-5.0 м/год, что позволило ВГЛ подняться за последний внутривековой цикл потепления (30-40 лет) на 15-50 м (северные и южные склоны соответственно). Отмечены случаи, когда на северных склонах ВГЛ поднималась боее интенсивно, чем на южных за счет улучшения условий увлажнения».
Для уточнения биогеографического статуса полосы контакта леса и тундры в работе проведено зоогеографическое районирование севера Евразии, в рамках которого выявлено, что по составу наземных млекопитающих лесотундра относится к северо-таежному фаунистическому комплексу и не выделяется как самостоятельная полоса, а современное потепление не способно поменять ее статус. «Аналогичный вывод сделан и в отношении фауны птиц, анализ которой показал, что градиентом в их распространении в зоне контакта леса и тундры является не лесотундра, специфические виды для которой просто отсутствуют, а южная (кустарниковая) тундра, – говорит Аркадий Тишков. – В итоге прогрессирующее потепление климата в Арктике реально способствует росту разнообразия птиц именно в этой подзоне».
Синтез данных показал, что сравнительно непродолжительные («быстрые») периоды потепления, повторяющиеся в Арктике раз в 60 лет (аналогичные современному, наблюдавшиеся здесь последний раз в 1930-40-х гг.), не способны сдвигать «зональные границы» леса на север, а могут только поддерживать полосу контакта леса и тундры в перманентном динамическом состоянии. «Сам процесс движения леса на север – это не «испытание» физиологических возможностей вида, а реализация стратегии роста деревьев разных климатипов и освоения ими доступных элементов ландшафта, которые в идеале должны быть в полосе контакта крупными для того, чтобы в случае формирования лесной экосистемы развивать сукцессию и усиливать средообразующую деятельность леса (создание благоприятного микроклимата, водного режима, снегонакопления, почвообразования и баланса углерода), – подчеркивает Аркадий Тишков. – Ведь норма реакции у древесных пород на севере Евразии в отношении климата достаточно широкая, а вот пространство для ее реализации через сукцессию ограничено».
Полученные результаты исследований по гранту были представлены на многих конференциях, в т.ч. на Арктической неделе в Исландии в онлайн формате, послужили основой промежуточного отчета в РФФИ и оформлены в виде статьи в журнал «Арктика: экология и экономика» (планируется к публикации в № 3 за 2020 г.).
