Уникальная сибирская тундра находится на пути к полному исчезновению с лица планеты

Сибирская тундра может исчезнуть к 2500 году, если выбросы парниковых газов не будут резко сокращены. 

Даже при самом благоприятном сценарии две трети этого ландшафта - определяемого коротким вегетационным периодом и покровом из трав, мхов, кустарников и лишайников - могут исчезнуть, оставив после себя два фрагмента, разделенных 1 553 милями (2 500 км), как недавно предсказали ученые.

И по мере таяния вечной мерзлоты тундра может выбросить в атмосферу огромное количество накопленных парниковых газов, что потенциально ускорит потепление во всем мире.

"Мы были ошеломлены, увидев, как быстро тундра превратится в лес", - сказал эколог и специалист по моделированию лесов Стефан Крузе из Центра полярных и морских исследований имени Гельмгольца Института Альфреда Вегенера (AWI) в Бремерхафене, Германия.

Потеря тундры не только станет ударом для биоразнообразия и человеческой культуры, но и может усугубить потепление в Арктике, сказал Крузе в интервью Live Science.

В последние десятилетия потепление в Арктике шло быстрыми темпами, примерно в два раза быстрее, чем на остальной части земного шара. По данным Национального центра данных о снеге и льде (NSIDC), с 1960 по 2019 год температура воздуха в арктическом регионе выросла почти на 7,2 градуса по Фаренгейту (4 градуса по Цельсию). Эта жара уменьшила площадь морского льда и оказывает влияние и на сушу Арктики. Одним из таких последствий является продвижение на север сибирских лиственничных лесов.

Как быстро эти леса заменят травянистую, кустарниковую экосистему тундры, неизвестно. По словам Крузе, изменения линии деревьев в зависимости от климата не одинаковы по всему миру.

В некоторых районах древостои продвинулись на север. В других они остаются неподвижными, а в третьих даже отступают. Предыдущие исследования в сибирской тундре были сосредоточены на небольших участках, но там может быть много различий от места к месту.

Теперь Крузе и его коллега, профессор AWI Ульрике Херцшух, создали новую компьютерную модель, которая оценивает все пространство сибирской тундры протяженностью 2 485 миль (4 000 км).

Модель учитывает жизненные циклы отдельных деревьев: от того, насколько далеко они могут рассеять свои семена, до того, насколько хорошо они растут, сталкиваясь с конкуренцией со стороны других деревьев, до темпов роста в зависимости от температуры, осадков и глубины летнего оттаивания вечной мерзлоты, которое происходит в тундровых регионах.

Исследователи обнаружили, что как только деревья начинают продвигаться на север в ответ на потепление, они делают это быстро - и вряд ли они снова отступят, если температура охладится. Согласно сценарию, при котором выбросы углерода будут сведены к нулю к 2100 году, а глобальный рост температуры не превысит 3,6 градуса по Цельсию (2 градуса С), к 2500 году от сегодняшней тундры останется только 32,7 процента.

Эта часть будет разделена на две мини-тундры: одну на Чукотке на крайнем востоке и одну на полуострове Таймыр на крайнем севере.

Каскад изменений

Но даже этот мрачный сценарий может оказаться невыполнимым без очень быстрых действий, что означает, что результат для тундры может быть гораздо хуже.

В промежуточном сценарии, в котором выбросы углерода начнут снижаться только в 2050 году, а к 2100 году сократятся вдвое, к 2500 году лиственницы покроют все, кроме 5,7% нынешней тундры, что приведет к уничтожению экосистемы.

В более теплых глобальных сценариях деревья могут распространиться на север на целых 18,6 миль (30 км), сообщили исследователи 24 мая в журнале eLife.

Когда Крузе и Херцшух проверили, что произойдет, если температура охладится после того, как тундра превратится в лес, они обнаружили, что линия деревьев не отступает так быстро, как она продвигалась. По словам Крузе, когда взрослые деревья уже сформировались, они могут выдержать многое.

В исследовании не было прямого моделирования того, что может произойти с обитателями тундры, такими как северные олени, сказал Крузе, но разделение популяций на два региона, где они отрезаны от скрещивания, обычно плохо сказывается на выживании видов.

Северные олени (известные в Северной Америке как карибу) мигрируют с севера на юг и обратно в течение года, и неизвестно, как расширение лесов может повлиять на их миграцию и жизненные циклы.

Воздействие, вероятно, будет ощущаться и людьми. Коренные народы, такие как ненцы, проживающие в северо-западной Сибири, занимаются оленеводством и охотой.

"Культура частично зависит от тундры", - говорит Крузе. "Если она исчезнет, это будет большой потерей для человечества".

Как потеря тундры может повлиять на будущее потепление, также неизвестно, но покрытие мшистых, колючих лугов высокими деревьями может ухудшить ситуацию. Тундра, покрытая снегом, светлее по цвету, чем полог лиственничного леса; поэтому леса будут поглощать больше тепла, чем тундра, что потенциально сделает Арктику более жаркой и быстрой, сказал Крузе.

Это дополнительное тепло может ускорить и углубить таяние вечной мерзлоты в тундре, которая накапливает огромное количество парниковых газов - до 1400 гигатонн в глобальном масштабе, по данным NSIDC. Таяние вечной мерзлоты может привести к высвобождению этих газов, а также давно замороженных микробов и вирусов.

Изменения, скорее всего, не ограничатся заменой тундры лиственницами, добавил Крузе. По мере того, как более теплое лето будет оттаивать все более глубокие слои вечной мерзлоты, вечнозеленые деревья также могут переместиться туда.

Эти деревья остаются покрытыми листьями круглый год, потенциально поглощая еще больше тепла, чем лиственницы. Южная часть тайги, где температура уже выше, чем на севере, скорее всего, нагреется еще больше, что приведет к засухе и лесным пожарам, которые выбросят еще больше углерода в атмосферу.

Полученные результаты представляют собой убедительные причины для того, чтобы добиваться амбициозного сокращения выбросов ископаемого топлива.

Однако модель, использованная в исследовании, также может быть использована для определения наиболее устойчивых участков сибирской тундры, сказал Крузе. Эти устойчивые районы могут стать приоритетными для инвестиций в сохранение природы. 

"Лучшим вариантом было бы сокращение глобальных выбросов парниковых газов, чтобы уменьшить давление", - сказал он. "Но, тем не менее, если мы не можем этого сделать, необходимо заниматься сохранением видов".