Лесные ритмы азии в прошлом



Скачать 153.4 Kb.
Дата01.05.2016
Размер153.4 Kb.

Глобальное изменение климата воздействует на все типы растительного покрова суши и, конечно, на леса. Рассмотрим, каковы были изменения лесного покрова при изменениях климата в прошлом, как это воздействие выражено в настоящее время и что будет происходить в недалеком будущем. В какой степени леса, в свою очередь, влияют на климатические изменения, можно ли считать леса «легкими планеты» и возможно ли бороться с глобальным потеплением за счет управления лесами1.



ЛЕСНЫЕ РИТМЫ АЗИИ В ПРОШЛОМ

В прошлом климат Земли испытывал неоднократные циклические колебания, временами было намного холоднее, чем в настоящее время, что приводило к оледенениям, временами — значительно теплее. История климата четвертичного геологического периода, начавшегося 2,6 млн лет назад и продолжающегося поныне, установлена вполне надежно, как и сопутствующие изменения растительного покрова. На четвертичный период пришелся ряд продолжительных оледенений. Нахождение воды в материковых ледниковых щитах и повышение ее плотности в верхнем слое океана в периоды похолоданий приводили к понижению уровня морей на 100–150 м и увеличению площади суши. При потеплении в межледниковья уровень океана временами превышал современный на 10–15 м.

Климатический оптимум (максимум температуры) предшествующего межледникового периода имел место 120–130 тыс. лет назад. По южной границе Азиатской части России температура была на 2–3°С выше современной (точнее, той, которая была характерна для середины XX века), а вдоль северной береговой линии Сибири средняя годовая температура превышала современную более чем на 5 °С. В этот период практически вся территория Азиатской части России была покрыта широколиственными лесами, тайга присутствовала лишь в виде узкой полосы вблизи Северного Ледовитого океана. Уровень моря был намного выше, чем ныне, потому северные берега располагались южнее.

Примерно 110 тыс. лет назад начался очередной ледниковый период. Максимумы этого оледенения пришлись на промежутки 70–55 и 25–14 тыс. лет назад. 20 тыс. лет назад северо-западная часть Азиатской России находилась под ледником, доходившим на юге до современного Ханты-Мансийска, а на востоке — до Хатанги (рис. 3.1). Остальная территория Азиатской России была покрыта тундростепям2 и полярными пустынями. На территории Сибири и Российского Дальнего Востока леса в то время вообще отсутствовали!

Относительно небольшие площади умеренных лесов присутствовали лишь на побережье современной Кореи и в Японии. Отметим, что уровень моря в это время был примерно на 100 м ниже современного, потому Евразия соединялась с Северной Америкой полоской суши — Берингийским «мостом». Японский архипелаг вместе с Сахалином представляли собой полуостров. Были соединены с материком многие островные территории современных Малайзии и Индонезии.



Рис. 3.1. Растительный покров Азии 20 тыс. лет назад

13 тыс. лет назад происходит резкое потепление, ледник покидает северо-запад Азии, хотя еще сохраняется в Европе. За два последующих тысячелетия почти вся территория Азиатской части России покрывается лесотундрой и хвойными редколесьями (рис. 3.2). Сомкнутые таежные леса присутствуют в Корее и юго-восточном Китае. На сохраняющих связь с материком территориях Индонезии и Малайзии доминируют саванны.





Рис. 3.2 Растительный покров Азии 11 тыс. лет назад

Потепление продолжает прогрессировать и 10 тыс. лет назад приводит к полному исчезновению покровного оледенения в Евразии. Это время принято за начало новой геологической эпохи — голоцена, которая продолжается и в настоящее время. Сомкнутые таежные леса распространяются по значительной части Азиатской части России (рис. 3.3). Расширяются площади листопадных и вечнозеленых умеренных лесов. Отделившиеся от материка острова Юго-Восточной Азии покрываются дождевыми тропическими лесами.





Рис. 3.3 Растительный покров Азии 8 тыс. лет назад



Рис. 3.4 Растительный покров Азии 5 тыс. лет назад

На промежуток от 7 до 5 тыс. лет назад приходится наиболее теплый и влажный период голоцена, когда температуры были на 2–3 °С выше, чем в середине ХХ века. Северная граница распространения леса располагается заметно севернее по сравнению с современной, расширены площади умеренных листопадных лесов. Сокращена площадь степей, отсутствуют центрально-азиатские пустыни.

5 тыс. лет назад климат несколько похолодал и, фактически, стал близок к современному, хотя некоторые колебания присутствовали и в дальнейшем (рис. 3.4). Но климат уже перестал быть главным фактором, контролирующим ритмы лесного покрова.

На первый план постепенно вышло воздействие человека, сводившего леса при земледелии, строительстве поселений и дорог, изменявшего состав древесных пород при лесозаготовках и лесовосстановлении.



ТЕНДЕНЦИИ СОВРЕМЕННОСТИ

Современные климатогенные изменения наиболее ярко проявляются на северном пределе распространения леса. На Полярном Урале отмечен подъем по склонам гор древесной и кустарниковой растительности в пояс горных тундр. Верхняя граница распространения лиственничных редколесий и сомкнутых древостоев за последние 80–90 лет повысилась в среднем на 35–40 м (а в максимуме — на 50–80 м). Продвижение кустарников вверх по склону на 50 м и более описано для Хибин. Активный рост кустарниковой растительности, в особенности ив, наблюдается в восточно-европейских тундрах.

Южная граница леса тоже претерпевает изменения. Известна проблема деградации и усыхания дубрав лесостепной и степной зон европейской части России. Климатическими факторами этой деградации стали экстремально низкие зимние температуры, а также засухи. В Байкальском регионе, наоборот, наблюдается наступление сосновых лесов на степные экосистемы, что объясняется увеличением количества осадков (рис. 3.5).



Рис. 3.5 Экспериментально-полевые свидетельства современных изменений границ леса.
Источник: Краев Г. Н., Замолодчиков Д. Г. Наблюдаемые воздействия современных климатических изменений на леса России // Экология. 2013

Климатическое воздействие на леса зачастую имеет негативный характер, вплоть до ослабления и гибели лесных насаждений. На сегодняшний день доминирующей причиной гибели лесов в России являются лесные пожары. Однако гибель лесов от неблагоприятных погодных факторов весьма значительна и по масштабам сравнима с усыханием лесов от вспышек насекомых-вредителей. На состоянии лесов негативно сказываются засухи, приводящие к усыханию, ураганные ветры, вызывающие массовый ветровал и бурелом, ливни, во время которых происходит либо смыв отдельных участков леса, либо усыхание деревьев в результате длительного затопления. Массовое повреждение деревьев может вызываться обильно выпавшим мокрым снегом (снеголом) или обледенением (рис. 3.6)3. При сильном граде происходит повреждение коры ветвей, что может вызвать заметное ослабление древостоев и частичное их усыхание.





Рис. 3.6 Ледяной дождь в Подмосковье в декабре 2010 г. и его последствия в мае 2011 г.

Фото: Дмитрий Замолодчиков

В 1999–2009 годах интенсивность гибели лесных насаждений от погодных факторов (в расчете на покрытую лесом площадь региона) была повышена в большинстве областей европейской части России, а также Алтайском крае, Оренбургской области и Хабаровском крае (рис. 3.7). В регионах северной части Сибири (Республика Саха, Красноярской край, Чукотский АО, Магаданская область) интенсивность гибели насаждений невелика либо близка к нулю.



Рис. 3.7 Интенсивность гибели лесов России от неблагоприятных погодных факторов в 1999–2009 гг.

Источник: Замолодчиков Д. Г. Леса и климат – вчера, сегодня, завтра // Живой лес. 2011. № 3. С. 16-22. http://givoyles.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=115&Itemid=

Распределение интенсивности гибели лесных насаждений от неблагоприятных погодных факторов во многом соответствует региональным тенденциям изменения температуры воздуха и осадков. Неблагоприятное сочетание тенденций характерно для ряда регионов европейской части России, где рост температур сопровождается уменьшением количества осадков. Именно здесь ныне регистрируются наиболее высокие интенсивности гибели насаждений от погодных факторов. Сходная ситуация имеет место и на юге Дальнего Востока.

Изменения лесного покрова в условиях меняющегося климата не всегда идут постепенно, а могут сопровождаться быстрой гибелью целых лесных массивов. С одной стороны, региональные климатические тенденции оказываются неблагоприятными для существующих лесов, что приводит к их ослаблению и постепенному отмиранию доминирующих древесных пород. С другой, переходные периоды всегда чреваты нестабильностью, потому в регионах с наиболее выраженными климатическими тенденциями чаще встречаются экстремальные погодные ситуации. И именно эти кратковременные, но мощные по воздействию события становятся непосредственной причиной гибели лесов.

В лесах России имеют место направленные изменения разнообразия древесных пород, многие из которых с большой вероятностью вызваны потеплением климата. Климатогенные причины сокращения площадей твердо установлены для ели и дуба (рис. 3.8 и 3.9), вероятны для ольхи черной и тополя. Климатические причины увеличения площадей вероятны для каменной березы и древовидных ив. Наличие пространственной мозаики изменений площади хорошо заметно на примере березы (рис. 3.9). Мелколиственные породы (береза, осина, ольха) первыми возобновляются на местах вырубок и других нарушений лесного покрова, их наличие обычно рассматривается как свидетельство антропогенных преобразований хвойных лесов в результате эксплуатации. Необходимо учесть, что существует и обратный процесс — постепенная смена мелколиственных пород хвойными по мере развития лесного насаждения. При снижении годовых объемов лесозаготовок (что характерно для России с начала 1990-х годов) темпы смены мелколиственных пород хвойными должны постепенно превысить скорость образования насаждений мелколиственных пород на вырубках. Однако этого не происходит. Здесь, скорее всего, проявляется влияние климата, отрицательно воздействующего на возобновление хвойных пород, в первую очередь ели, под пологом мелколиственных пород. Следовательно, через ослабление темнохвойных лесных насаждений изменения климата способствуют расширению площадей березы, осины и ольхи.



Рис. 3.8 Изменения площадей лесов России с преобладанием различных древесных пород.

Источник: Замолодчиков Д. Г. Оценка климатогенных изменений разнообразия древесных пород по данным учетов лесного фонда // Успехи современной биологии. 2011. Т. 131. № 4. С. 382-392. http://elibrary.ru/item. asp?id=16824433





Рис. 3.9. Изменения по регионам России площадей лесов с преобладанием различных древесных пород за 1988–2009 гг.

Источник: Замолодчиков Д. Г. Оценка климатогенных изменений разнообразия древесных пород по данным учетов лесного фонда //Успехи современной биологии. 2011. Т. 131. № 4. С. 382-392. http://elibrary.ru/item.asp?id=16824433



ПРОГНОЗ НА БУДУЩЕЕ

Согласно прогнозам из всех лесных регионов планеты наибольшие изменения будут происходить в бореальных (северных) и умеренных районах Евразии и Северной Америки за счет смещения на север границ лес—тундра и лес—степь4.

При повышении температуры на 2°C обезлесение затронет лишь юг Западной Сибири, а общая площадь лесного покрова России увеличится за счет распространения лесов в современную зону тундр.

При повышении температуры на 4°C отступление лесов будет идти по всей южной границе их распространения, приходящейся на территорию России. Отступление лесов с юга будет более масштабным, чем их продвижение на север, в зону тундр. В частности, естественное обезлесение охватит почти всю среднюю полосу европейской части России и Западной Сибири.



ВОЗДЕЙСТВИЕ ЛЕСА НА КЛИМАТ

Воздействие климатических изменений на леса очевидно. Однако существует и обратное влияние леса на климат. Например, наличие леса изменяет отражающие свойства земной поверхности, тем самым изменяя количество тепла, поглощаемое поверхностью в светлое время суток. Лес влияет на гидрологический цикл и испаряемость, делая климат региона более мягким и влажным. В лесу дольше задерживается снежный покров, сглаживая весенние скачки температуры и снижая риски весеннего половодья. Но важнейшее свойство лесов, сказывающееся на глобальном климате, связано с углеродным циклом — поглощением и эмиссией СО2.

В процессе фотосинтеза из атмосферы поглощается углекислый газ и углерод запасается в растительной биомассе, а атмосфера обогащается кислородом. В средствах массовой информации по отношению к лесам часто употребляется термин «зеленые легкие планеты». Однако процесс газообмена леса с атмосферой не столь прост (рис. 3.10). Помимо фотосинтеза (продукции биомассы), в лесных экосистемах идут процессы дыхания (то есть разложения органического вещества). Дышат и многочисленные животные, и грибы и бактерии, разлагающие мертвые растительные остатки и органическое вещество почвы, дышат сами растения. В старовозрастных лесах величины продукции и дыхания приблизительно равны, в результате их разность, то есть годовой баланс углерода, оказывается близкой к нулю. Однако это не значит, что старовозрастные леса не играют роли в регуляции газового состава атмосферы. Просто период активного поглощения углерода в этих лесах остался в прошлом, а ныне они стали хранителями «законсервированного» углерода, то есть того, который уже не может вызывать парниковый эффект. Лес хранит углерод в биомассе растений, в мертвой древесине сухостоя и упавших деревьев, в лесной подстилке и гумусе почвы. В бореальных (северных) лесах именно почва служит главным хранилищем углерода, в то время как в тропических лесах — биомасса растений.



Рис. 3.10 Схема бюджета углерода лесной экосистемы.

Некоторые термины: корневые экссудаты — растворимые органические вещества, попадающие в почву из корней растений, опад — опадающие и отмирающие части живых растений (листва, ветви, цветы, шишки и т. д.), отпад — отмирание целых деревьев, гумификация — образование гумуса почвы.

Источник: Замолодчиков Д. Г. Системы оценки и прогноза запасов углерода в лесных экосистемах (часть I) // Устойчивое лесопользование. 2011. № 4. С. 15-22. http://www.wwf.ru/resources/publ/magazines/forest_mag/doc2502/page3

Молодые растущие леса по своему углеродному циклу отличаются от старовозрастных. Здесь продукционные процессы преобладают над разложением, за счет чего и происходит увеличение запасов углерода, обеспечивающее удаление (сток)5 углекислого газа из атмосферы. Именно молодые леса в полной мере можно считать «зелеными легкими» планеты.

Леса подвержены различным нарушающим воздействиям: рубкам, лесным пожарам, вспышкам вредителей, ветровалам, что приводит к гибели либо деградации лесов, потерям запасов углерода и эмиссии углекислого газа в атмосферу. К счастью, потери запасов углерода лесами могут быть обратимыми. Если на вырубках, гарях и местах других нарушений начинают восстанавливаться молодые леса, происходит постепенная компенсация запасов углерода при росте биомассы и пополнении других хранилищ. Если же на местах нарушений происходят изменения землепользования, например, перевод в пахотные земли или застройка территории, то компенсация потерь отсутствует.

Таким образом, уровень нарушающих воздействий становится рычагом, который управляет бюджетом углерода6 лесов. Этот рычаг уже в течение нескольких тысячелетий контролируется в первую очередь человеком.

Рассмотрим современные изменения углеродного бюджета лесов России (рис. 3.11). В конце 1980-х годов леса России ежегодно поглощали из атмосферы около 70 млн т углерода в год7. В середине 1990-х годов имело место резкое увеличение поглощения углерода. Ныне годовой сток углерода из атмосферы в леса России близок к 210 млн т.



Рис. 3.11 Поглощение СО2 из атмосферы лесами России

Источник: Замолодчиков Д. Г., Грабовский В. И., Краев Г. Н. Динамика бюджета углерода лесов России за два последних десятилетия // Лесоведение. 2011. № 6. С. 16-28. http://elibrary.ru/item.asp?id=17097641

Это связано с динамикой суммарных объемов лесозаготовок (рис. 3.12). В 1950–1980-х годах годовой объем заготовок древесины в лесах нашей страны был близок к 350 млн м3. В период социально-экономических реформ начала 1990-х годов объемы лесопользования упали до 150 млн м3 в год и фактически стабилизировались на этом уровне. Изменения режима лесопользования стали основной причиной недавнего роста поглощения углерода лесами России. Стабильность объемов лесозаготовок в 1950–1990 годах привела к возникновению устойчивой возрастной структуры российских лесов, обеспечивающей прирост древесины, компенсирующий ее изъятие с лесозаготовками. Как уже отмечалось выше, в такой ситуации углеродный бюджет лесов не должен сильно отличаться от нулевого. При сокращении лесозаготовок прирост стал превышать изъятие, что привело к росту как запасов древесины в лесах, так и усилению поглощения углерода. Эту тенденцию не смогло преломить наблюдающееся с середины 1990-х годов увеличение горимости лесов (рис. 3.12), связанное как со снижением усилий по охране лесов от пожаров, так и с потеплением климата.



Рис. 3.12 Динамика объемов лесозаготовок и площадей лесных пожаров в России за 1958–2009 гг.

Источник: Замолодчиков Д. Г. Динамика углеродного баланса лесов России и ее вклад в изменение атмосферной концентрации углекислого газа //Бюллетень «Использование и охрана природных ресурсов в России». 2012. № 5. С. 31-38. http://www.priroda.ru/lib/detail.php?ID=10706





Рис. 3.13 Пространственное распределение углеродного бюджета лесов в 1988 г.

Источник: Замолодчиков Д. Г., Грабовский В. И., Краев Г. Н. Динамика бюджета углерода лесов России за два последних десятилетия // Лесоведение. 2011. № 6. С. 16-28. http://elibrary.ru/item.asp?id=17097641

Пространственное распределение углеродного бюджета лесов в 1988 и 2009 годах показано на рис. 3.13 и 3.14. В 1988 году леса почти всей территории Дальнего Востока, частично Восточной Сибири, а также севера европейской части России были источником углерода (рис. 3.13). К 2009 году леса этих регионов стали небольшим стоком углерода (рис. 3.14), за исключением Тувы, Магаданской области и лесной части Чукотского автономного округа. Леса с максимальными величинами стока углерода как в 1988-м, так и в 2009 году находились в средней полосе европейской части России.

Отмеченные особенности пространственного распределения стоков и источников углерода в лесах вполне объяснимы географическими особенностями осуществления лесохозяйственной деятельности. Принципиальные различия между европейско-уральской и азиатской частями России связаны с влиянием пожаров. В европейско-уральской части преобладает наземная форма организации охраны лесов от пожаров, как правило, достаточно эффективно выполняющая свои функции. В Сибири и на Дальнем Востоке велика зона космического мониторинга лесных пожаров, в которой борьба с лесными пожарами проводится лишь в том случае, когда они угрожают населенными пунктам и объектам инфраструктуры. Потому в этих регионах пожары охватывают огромные площади и влекут за собой значительные потери углерода лесов. Причиной усиления стока углерода в леса от 1988 к 2009 году является снижение уровня заготовок древесины (см. рис. 3.12). Это снижение прошло по всей территории России, повысив сток углерода в леса европейской части и почти ликвидировав лесные источники углерода на Дальнем Востоке.





Рис. 3.14 Пространственное распределение углеродного бюджета лесов в 2009 г.

Источник: Замолодчиков Д. Г., Грабовский В. И., Краев Г. Н. Динамика бюджета углерода лесов России за два последних десятилетия // Лесоведение. 2011. № 6. С. 16-28. http://elibrary.ru/item.asp?id=17097641

Как было рассмотрено выше, влияние климатических изменений пока проявляется разнонаправленно: расширение границ леса и увеличение скорости роста молодых насаждений на севере компенсируется ослаблением и гибелью насаждений на юге. Реализация сценария наиболее сильного потепления, при котором прогнозируется обезлесение средней полосы европейской части России и Западной Сибири, приведет к переходу хранимого лесами углерода в углекислый газ атмосферы. Это, в свою очередь, может усилить процесс потепления.

К счастью, в настоящее время леса умеренных широт являются глобальным стоком углерода. В развитых странах Евразии и Северной Америки, на территории которых находятся основные площади таких лесов, в XX веке снизились темпы роста населения, стабилизировались формы землепользования, получили широкое распространение приемы и технологии устойчивого управления лесами. Во многих странах задачи устойчивого экологического развития стали приоритетными по отношению к экономическому росту. Все эти факторы во второй половине XX века привели к уменьшению нарушающих нагрузок на бореальные и умеренные леса, что, естественно, выразилось в увеличении ими поглощения углерода из атмосферы. Территории умеренного и бореального поясов планеты поглощают ныне около 1 млрд т углерода в год, тем самым замедляя рост содержания парниковых газов в атмосфере и снижая темпы потепления.

С углеродным балансом тропических лесов складывается менее благополучная ситуация. Во многих развивающихся странах, обладающих значительными площадями тропических лесов, продолжается их сведение с последующим переводом земель в иные типы землепользования, в первую очередь сельскохозяйственные. Этот процесс приводит к годовой эмиссии в атмосферу до 2 млрд т углерода в год. Однако в целом углеродный баланс наземных экосистем тропического пояса близок к нейтральному. Выбросы углекислого газа от обезлесения компенсируются нарастанием запасов углерода в лесах, восстанавливающихся на ранее нарушенных территориях. Кроме того, имеет место усиление стока углерода в нетронутых тропических лесах, возможно, в результате положительных эффектов глобальных изменений климата. Некоторые страны (Китай, Индия, а ранее — Коста-Рика) самостоятельно, не ожидая внешней поддержки, осуществляют программы сохранения и восстановления лесов.

РЕЗЮМЕ

Современное потепление, все очевиднее воздействующее на леса, в очень немалой степени имеет антропогенную природу. Пока леса помогают сдерживать потепление, поглощая из атмосферы часть СО2, выброшенного туда человеком. Однако их возможности не беспредельны, и при усилении потепления леса могут превратиться в дополнительный источник парниковых газов. Будем надеяться, что антропогенные изменения климата все же будут остановлены раньше.



1 Раздел подготовлен на основе материалов автора — Д.Г. Замолодчикова, в частности, статей «Оценка климатогенных изменений разнообразия древесных пород по данным учетов лесного фонда», «Леса и климат — вчера, сегодня, завтра», «Динамика бюджета углерода лесов России за два последних десятилетия» (в соавторстве с В.И. Грабовским и Г.Н. Краевым). При построении палеокарт использованы мате¬риалы Adams J. M. (1997). Global land environments since the last interglacial. Oak Ridge National Laboratory, TN, USA. http://www.esd.ornl.gov/ern/qen/nerc.html

2 Тундростепь — тип экосистем, развивающийся в условиях сухого и холодного климата. От современных тундр отличается замещением мохово-лишайникового покрова злаками.

3 Наблюдения за ледяным дождем, сделанные школьниками, приведены ниже в приложении 3. Там же дано описание данного явления.

4 Источник: Fischlin A. et al. Ecosystems, their properties, goods, and services // Climate Change 2007: Impacts, Adaptation and Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, Cambridge University Press, 2007. р. 211–272

5 Сток углерода — такое состояние экосистемы, при котором входящие потоки углерода преобладают над исходящими, а размеры запасов углерода в различных частях экосистемы возрастают (эти запасы часто называют пулами углерода).

6 Бюджет углерода — совокупность потоков, обеспечивающих углеродный обмен экосистемы со внешней средой и перераспределяющих углерод между пулами экосистемы.

7 Конечно, леса поглощали из атмосферы не углерод, а СО2, но, говоря о лесных экосистемах, ученые обычно переводят все потоки в тоннах СО2 в тонны углерода (для этого тонны СО2 надо разделить на 3,667).


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©ekollog.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал