CC BY
4С. В. Калиничева, И. Е. Мисайлов, Н. Н. Никифорова, Н. А. Плотников DOI: 10.24412/1728-516Х-2022-1-52-55
Светлана Вячеславовна Калиничева,
кандидат географических наук, научный сотрудник ФГБУН Институт мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН (ИМЗ СО РАН), г. Якутск
В последние годы опубликовано достаточно много работ о наступлении леса на тундру и увеличении продуктивности Циркумполярной области [1-3]. Многие учёные связывают данные факты с потеплением климата. В этом отношении Российская Арктика является недостаточно изученным регионом в контексте наземных исследований. Если на востоке от р. Лены проводились некоторые работы российских и зарубежных учёных, то западная её часть остаётся, по сути, «белым пятном», а результаты исследований о состоянии мерзлотных ландшафтов практически отсутствуют [4].
Если окунуться в истоки данной проблемы, то свидетельства о смещении северной границы лесов на север (не только на территории Евразии, но и на Аляске) стали появляться ещё в 30-х годах ХХ в. в работах разных исследователей. Именно в этот период (1920-1940 гг.) в северных широтах наблюдалось максимальное потепление, которое вошло в историю климата как «потепление Арктики» [5]. Одной из первых процесс наступления леса на тундру отметила и подробно описала для бассейнов рек Анадырь и Хатанга Л. Н. Тюлина [6, 7]. Несколько позже В. С. Говорухин сделал следующее обобщение,
На фото вверху - Анабарская тундра
Иван Евгеньевич Мисайлов,
научный сотрудник ИМЗ СО РАН, г. Якутск
Ньургуяна Николаевна Никифорова,
младший научный сотрудник ИМЗ СО РАН, г. Якутск
Николай Афанасьевич Плотников,
инженер ИМЗ СО РАН, г. Якутск
Типичные тундровые ландшафты:
а) бугристо-мочажинный рельеф; б) - пятна-медальоны
в той или инои мере разделяемое сейчас многими исследователями: «Постепенное завоевание полярных пустынь тундрой, зарастание тундры редколесьями, облесение лесотундры тайгой и т. д. - вот некоторые важнейшие этапы наступления растительности на безжизненные пространства равнин и гор Крайнего Севера» [8, с. 321]. Точку зрения наступления леса на тундру также разделял В. Р Вильямс, но связывал он это не с потеплением климата, а с переходом тундровых ландшафтов в лесные [9]. В настоящий момент средняя температура воздуха в Арктике растёт почти в 2 раза быстрее по сравнению со средней на планете за последние 100 лет [10]. При этом, согласно некоторым климатическим моделям, на протяжении XXI в. может произойти смещение лесных ареалов на север (в среднем на 500 км и более), при котором крупные территории тундры превратятся в бореальные леса [11]. Даже если такой сценарий маловероятен, то скорость миграции деревьев может существенно увеличиться [12]. Происходящее уже сегодня смещение лесорастительных зон к северу является непосредственным и наиболее очевидным фактом.
С целью исследования мерзлотных условий Анабарской тундры и лесотундры, в том числе участка прорастания нового леса, в сентябре и ноябре 2021 г. нами была проведена экспедиция в район с. Саскылах Ана-барского улуса. Территория исследований находится на северо-западе Якутии, за Полярным кругом, и имеет следующие координаты: 71°55'-71°58' с.ш.; 114°06'-114°08'в.д.
Одной из основных задач экспедиции было выявление ареалов наступления леса на тундру. В наши задачи также входили анализ и сравнение параметров многолетнемёрз-лых пород (ММП) участка тундры и коренного леса с молодым лесом, по-
скольку изменение растительного покрова оказывает безусловное влияние на мерзлотные условия. Это связано с тем, что растительный покров играет значительную роль в теплообмене земной поверхности с атмосферой, участвуя в поглощении радиации и встречном излучении [13].
В состав нашего экспедиционного отряда входили 4 сотрудника из лабораторий геоинформационных систем, картографирования криолизотоны и геотермии криолитозоны Института мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН. Готовясь к экспедиции, мы решили по материалам спутниковых съёмок и топо-карт исследуемой территории, составленных по аэрофотосъёмкам 1950 и 1973 гг., проанализировать ареалы наступления леса на тундру, тем самым на предварительном этапе пытались выявить ключевые участки для проведения экспедиционных работ.
В район исследований мы вылетели 20 сентября в надежде опередить наступление холодов. В целом территория Анабарского улуса в течение 8 месяцев (256 дней) находится под снежным покровом и
Наступление молодого леса на тундру
ч 1 -Ц;
г ■ 1 V у- > г у !
И у £ г - ь
В. V* -л» Й 'Ж г?? ' V - ' № й *
Маршрут через лесотундру на участок молодого леса
характеризуется ранним выпадением и поздним таянием снега. Ожидания наши не оправдались, но, благодаря тому, что выпавший снег периодически стаивал, нам удалось произвести ландшафтные описания ключевых участков и замеры.
Первый наш маршрут проходил по Анабарской тундре. Сделанные нами измерения глубины сезон-ноталого слоя (СТС) в нескольких точках, начиная от низкой тундры и до высокой, свидетельствовали о достаточно сильном влиянии глобального потепления на многолетнюю мерзлоту Арктики. Так, по нашим данным, максимальная глубина СТС в низкой тундре с осоково-пушицево-зеленомошным покровом составляла 1,43 м, тогда как ранее на рассматриваемой территории глубина этого слоя не превышала 0,7-0,8 м [14]. Среднее значение глубины СТС также увеличилось от 0,5 до 0,9 м.
На второй день мы добрались до участка молодого леса, наступающего на тундру. Судя по спутниковым снимкам и картам, а также по словам местных жителей, рост этого леса отмечался с 1980 по 1990 гг. Он представлял собой узкую промежуточную полосу с неравномерно распределённым по площади разреженным древостоем (сомкнутость крон не более 0,2) и с напочвенным покровом, преимущественно состоящим из представителей тундрового типа. Лиственница здесь характеризуется высотой не более 5,5 м, с островершинной кроной, тонким стволом небольшого диаметра и гладкой, светлоокрашенной корой, характерной для молодых деревьев.
В целом наши маршруты пролегали через тундру, лесотундру и полигонально-валиковую тундру на правом берегу р. Анабар. Если смотреть на эти ландшафты сверху, то они напоминают аккуратно проложенные полигоны. На выбранных ключевых участках нам удалось измерить глубину сезонноталого слоя и температуру грунтов, отобрать пробы для определения их влажности и сделать ландшафтные описания.
Проведённые измерения и наблюдения в районе Анабарской тундры и лесотундры позволили нам сделать следующие выводы.
1. В рассматриваемом районе отмечается наступление леса на тундру. В свою очередь, изменение растительного покрова воздействует на мерзлотные условия подстилающих пород.
2. Сезонноталый слой имеет наибольшую мощность на участке тундры. С увеличением лесистости глубина этого слоя уменьшается. Данный факт обуславливается тем, что под крупными деревьями почва протаивает медленнее, чем на прогалинах [15]. Увеличение мощности СТС в тундровой зоне по сравнению с предыдущими годами указывает на влияние глобального потепления на мерзлотные условия в Арктической зоне.
3. Температура грунтов, в противоположность предыдущему фактору, имеет низкие значения в тундре, а в
лесотундре она повышается. Это можно объяснить тем, что на лесных участках высота снежного покрова больше, чем на безлесных, открытых. В целом отепляющий эффект снежного покрова повышается с ростом его мощности и уменьшением плотности [16]. В тундре значительная плотность снега и его большая отражательная способность способствуют сильному промерзанию
Лиственница чувствует себя комфортно в новой среде
и накоплению большого запаса холода в грунтах в течение долгой зимы, вследствие чего многолетнемёрзлые породы имеют здесь более низкую температуру, чем на залесенных участках.
Необходимо подчеркнуть, что наблюдаемое потепление климата вызовет дальнейшее продвижение леса на север и сокращение уникальной тундровой экосистемы. Отмеченное нами наступление леса на территории Анабарского улуса совпадает по времени со вторым периодом длительного потепления Арктики (1979-2011 гг.) [17]. В данной ситуации важно организовать обстоятельные мониторинговые геокриологические исследования в тундровой арктической зоне.
Список литературы
1. Pearson, R.G., Phillips, S.J., Loranty, M.M., Beck, P.S., Damoulas, T., Knight, S.J., Goetz, S.J., 2013. Shifts in Arctic vegetation and associated feedbacks under climate change. Nat. Clim. Chang. 3, 673-677.
2. J. Limpens, T. Fijen, I. Keizer, J. Meijer, F. Olsthoorn, A. Pereira, R. Postma, M. Suyker, H. Vasander, M. Holmgren. Shrubs and Degraded Permafrost Pave the Way for Tree Establishment in Subarctic Peatlands, Ecosystems 24 (2021) 2: 370-383. https://doi.org/10.1007/s10021-020-00523-6.
3. Magnusson, R., Limpens, J., Kleijn, D., van Huissteden, K, Maximov, T. C., Lobry, S., Heijmans, M. Shrub decline and expansion of wetland vegetation revealed by very high resolution land cover change detection in the Siberian lowland tundra. In: Science of the Total Environment. 2021, Vol. 782. pp. 1-16.
4. Rees W. G., Hofgaard A, Boudreau S., Cairns D. M., Harper K., Mamet S., Mathisen I., Swirad Z., Tutubalina O. Is subarctic forest advance able to keep pace with climate change? In: Global Change Biology 2020, 7 (26), pp. 39653977.
5. Катцов, В. М. Климатические изменения в Арктике : последствия для окружающей среды и экономики / В. М. Катцов, Б. Н. Порфирьев // Арктика : экология и экономика. - 2012. - № 2 (6). - С. 66-79.
6. Тюлина, Л. Н. О лесной растительности Анадырского края и её взаимоотношении с тундрой /
Л. Н. Тюлина // Тр. Арктического ин-та. - 1936. -Т. 40. - С. 7-212.
7. Тюлина, Л. Н. Лесная растительность Хатанг-ского района у её северного предела / Л. Н. Тюлина // Тр. Арктического ин-та. - 1937. - Т. 63. - С. 83-180.
8. Говорухин, В. С. Динамика ландшафтов и климатические колебания на Крайнем Севере / В. С. Говорухин // Известия ВГО. - 1947. - Т. 79, вып. 3. - С. 317-324.
9. Вильямс, В. Р. Почвоведение. Вып. 3. Ледниковые наносы Европейской России и почвенный возраст страны. Тундровая почвенная зона. Почвенный покров лесолуговой зоны / В. Р. Вильямс. - М. : Книгоизд-во студентов Моск. сел.-хоз. ин-та, 1919. - С. 232-582.
10. IPCC 2007: Fourth assessment report, Climate Change: Synthesis report.
11. Kirilenko, A.P. & Sedjo, R.A. 2007: Climate change impacts on forestry. PNAS, vol. 104:50, p. 19697-19702.
12. IPCC 2007: Fourth assessment report, Climate Change. Working group II report: Impact, adaptation and vulnerability, chapter 4: Ecosystems, their properties, goods and service.
13. Общее мерзлотоведение (геокриология). - М. : Изд-во МГУ, 1978. - 464 с.
14. Васильев, И. С. Пространственно-временные закономерности формирования деятельного слоя в ландшафтах Западной Якутии / И. С. Васильев. -Новосибирск: Наука, 2005. - 228 с.
15. Тыртиков, А. П. Влияние растительного покрова на промерзание и протаивание грунтов / А. П. Тыр-тиков. - М. : Изд-во Моск.ун-та, 1969. - 192 с.
16. Железняк, М. Н. Геотемпературное поле и криолитозона юго-востока Сибирской платформы / М. Н. Железняк. - Новосибирск: Наука, 2005. - 227 с.
17. IPCC. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / Eds. Stocker T.F., Qin D., Plattner G.-K., Tignor M., Allen S.K., Boschung J., Nauels A, Xia Y., Bex V., Midgley P.M. Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA: Cambridge University Press, 2013. 1535 p.
Л<РШ® М<уЪЖ>1Х Ш1СЛШ
Наука вечна в своём стремлении, неистощима в своём источнике, неисчерпаема в своём объёме и недостижима в своей цели.
Карл Бэр
Всегда выбирайте самый трудный путь, - на нём вы не встретите конкурентов.
Де Голь
