Российские учёные вырастили лес в новом климате

Знакомясь с метеорологическим прогнозом, мы всё чаще слышим слова «аномальный» и «экстремальный», характеризующие то количество осадков, то жару, то холод. Российские учёные вместе с коллегами из Финляндии попытались понять, как влияют участившиеся погодные катаклизмы, которые принято считать откликом на глобальное потепление, на лесные экосистемы. Выяснилось, что, если в ближайшие 100 лет температура на планете повысится примерно на 2 градуса, что, кстати, вполне реально, в лесу всё кардинально изменится: от микроклимата почвы до видового состава деревьев.

Владимир Шанин: «Нашей задачей было определить, какие характеристики лесных экосистем сильнее всего изменятся при сдвиге климатических показателей»


Старовозрастный ельник в заповеднике «Кологривский лес» (Костромская обл.). Фотографии предоставлены М.П. Шашковой и Н.В. Ивановой

Группа учёных из Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН и Института леса Финляндии рассматривала, как повышение температуры влияет на запас питательных веществ в почве. Для этого исследователи использовали специально разработанную модель круговорота веществ в лесной экосистеме, сопряжённую с моделью микроклимата в почве, работающей на основе метеорологических данных. На выбранном для эксперимента участке леса они моделировали рост каждого дерева и конкуренцию между отдельными деревьями за ресурсы.

«Мы брали один из наиболее "экстремальных” вариантов изменения климата – увеличение температуры примерно на 2 градуса в ближайшие 100 лет. Выбрали именно такой вариант, чтобы можно было максимально чётко определить, какие характеристики экосистем сильнее всего изменятся при сдвиге климатических показателей. Если брать "мягкие” варианты, разница может быть несущественной», – рассказал STRF.ru один из участников этого проекта, научный сотрудник лаборатории моделирования экосистем ИФХиБПП РАН Владимир Шанин.

Эксперимент показал, что при повышении температуры органические вещества в почве разлагаются быстрее, в лесной подстилке появляется дополнительное количество азотных соединений, доступных для питания растений, в результате этого прирост биомассы деревьев происходит более интенсивно.

Самым сильным конкурентом среди деревьев оказалась ель. Как и предполагалось, берёза и сосна в начале периода моделирования увеличивали свою долю, однако ель всё же вытесняла данные виды к концу эксперимента. Деревья обладают некоторой экологической пластичностью, которая помогает им приспосабливаться к изменениям климата, но для некоторых видов их способности к адаптации оказались хуже, чем считали ранее.

Для лучшего понимания проблемы изменения климата мы задали несколько вопросов Владимиру Шанину.

Связан ли эксперимент с глобальным потеплением?

– Да, связан, но мы осторожно относимся к использованию термина «глобальное потепление». Хотя в целом наблюдения подтверждают, что средняя температура на планете растёт (с середины XVIII века она поднялась уже на 0,7 градуса, и темп роста возрастает), в ряде регионов отмечается снижение температуры. Эффект изменения климата скорее можно охарактеризовать как рост неустойчивости в глобальной климатической системе, поэтому мы всё чаще слышим в характеристиках погодных явлений слова «экстремальный» или «аномальный».

Березняк с сосной и елью в пойме реки Мичуг (Костромская обл.)

Что происходит с органическим веществом почвы при изменении климата?

– Увеличение температуры в безморозный период приводит к усилению активности микроорганизмов, которые разлагают органические вещества в почве, поэтому при изменении климата запас углерода и элементов почвенного питания снижается. Маловероятно, что этот процесс будет продолжаться вплоть до полного истощения почвы: долгосрочное моделирование показало, что рост биомассы деревьев приводит к увеличению количества растительного опада, и это со временем должно компенсировать увеличившуюся скорость минерализации органического вещества в почве.

Подзол (заповедник «Кологривский лес»)

Что планируете делать в продолжение этого исследования?

– Мы уже проанализировали аналогичные показатели в других типах местообитаний. Результаты показали, что влажность и содержание в почве питательных веществ оказывает на динамику основных показателей лесной экосистемы большее влияние, чем исходный видовой состав лесного массива.

Далее мы планируем спрогнозировать влияние на динамику смешанных лесов различных приёмов лесопользования, например сплошные или выборочные рубки и т.д.

Описание почвенного разреза (заповедник «Кологривский лес»)