CC BY
22
растительность в новых природных условиях
одна из наиболее актуальных проблем современности как в области науки, так и в сфере экономики, включая планирование социально-экономического развития, — оценка изменений климата, их последствий для природной среды и отраслей экономики. в условиях нашей страны особенно важны изменения в природном растительном покрове как объекте деятельности важнейших климатозависимых отраслей — лесного и сельского хозяйства, нуждающихся в адаптации к этим изменениям — как состоявшимся, так и грядущим.
Александр Пугачевский,
и.о. директора Института экспериментальной ботаники им. В.Ф. Купревича HAH Беларуси, кандидат биологических наук
Иосиф
Степанович,
главный научный сотрудник института экспериментальной ботаники им. в.Ф. Купревича HAH Беларуси, доктор биологических наук
Максим Ермохин,
старший научный сотрудник института экспериментальной ботаники им. в.Ф. Купревича HAH Беларуси, кандидат биологических наук
изменения растительности лугов
Травянистая растительность лугов — одна из наиболее динамичных категорий растительного покрова. На протяжении жизненного цикла трав, длящегося всего несколько лет, можно проследить изменения, вызванные действием абиотических (агрохимических, физических, в том числе климатических), биотических и антропо-
генных факторов среды. Более других подвержена воздействию климатических факторов травянистая растительность суходолов, в меньшей степени — низин и пойм (речных и озерных). При существенных отклонениях количества атмосферных осадков и температурного режима от климатической нормы наблюдаются значительные изменения в структуре луговых фитоценозов, прежде всего во флористическом составе и продуктивности травостоев. Дополнительное увлажнение при низких температурах воздуха и почвы положительного эффекта в развитии луговых растений не дает. А высокие температуры при отсутствии дождей ведут к их угнетению и гибели.
наши наблюдения за последние 20 лет свидетельствуют о заметной ксерофитизации луговых угодий Беларуси. Она проявляется в увеличении доли в составе травостоев засухоустойчивых и теплолюбивых видов — представителей европейско-малоазийского и евросибирско-аралокаспийского биотических комплексов. Значительно (в среднем на 40%) расширилась площадь ксеротермных (засу-
хо- и термостойких) травяных (среднекле-верных, узколистномятликовых, ранне-осоковых, виноградниковополевицевых и др.) и некоторых древесно-кустарниковых (грабово-терновых) сообществ в естественных условиях произрастания. наиболее заметную реакцию на изменения температуры и влажности проявляют сообщества с доминированием клевера среднего, площадь которых местами увеличились втрое за счет вытеснения эв-мезофильных (типично луговых) (рис. 1), других ксеромезофильных (остепненных), а также психромезофильных (обедненных) травяных фитоценозов.
Среднеклеверные сообщества более кон-курентноспособны на довольно богатых легкосуглинистых, супесчаных и связно-песчаных почвах в условиях регулярного дефицита влаги. заметно увеличение количества и обилия ксеротермных и псам-
Г|
жфгт
5 i
мофитных (характерных для песков) трав в типично луговых сообществах. общее повышение температуры и сухости воздуха способствует распространению в поймах некоторых рек юга Беларуси терновников средиземноморского типа. Еще недавно популяции сливы колючей, или терна, изредка можно было встретить в виде примеси в зарослях кустарников в долинах западного Буга и мухавца. теперь эти группы растений трансформируются в сообщества терновников. Не встречая особой конкуренции, они активно развиваются на высоких глубокорыхлопесчаных прирусловых валах-гривах в пойме Западного Буга, а также в прирусловье нижнего течения Березины. При сохранении нынешних тенденций через 20 лет площади терновников могут увеличиться в несколько раз.
Повышение температуры воздуха и почв имеет две стороны: положительную — при достаточной влажности почвогрунтов стимулируется развитие фитомассы трав, распространяются популяции и сообщества ценных в кормовом отношении видов (бекмании обыкновенной, люцерны хмелевой, мятлика узколистного, тонконога Делявиня, полевицы виноградниковой и др.); и негативную — при дефиците влаги угнетается и изреживается травостой, из него выпадают ценные злаки и бобовые, усиливается эрозия почвы. (
25000 20000 15000 10000 5000
Зная реакции травостоев кормовых и пастбищных угодий на изменения режимов осадков и температуры, можно если не избежать, то хотя бы уменьшить ущерб от прогнозируемых засух и других негативных последствий изменения климата.
РЕАКЦИЯ ЛЕСОВ
Еще более серьезные последствия изменения климата ожидаются в лесных экосистемах. основу лесов составляют многолетние растения — деревья с жизненным циклом во многие десятки и даже сотни лет. Сформированные в «старой» климатической обстановке, леса не способны адаптироваться к новым условиям в течение нескольких лет, как это происходит в травяных сообществах. Влияние климата прямо или косвенно — через изменения уровня грунтовых вод, динамики пожаров, размножение насекомых-вредителей и т.д. — ведет к трансформациям в составе и структуре лесов, частичной или полной гибели древостоев.
По территории Беларуси, расположенной на границе зон бореальных (таежных, подтаежных) и широколиственных лесов, проходят границы ареалов основных лесообразующих пород: ели, ольхи серой и граба. В этой «приграничной» полосе виды почти всегда находятся в условиях, близких к экстремальным, по крайней мере
по одному из факторов среды. Поэтому засухи, частота и интенсивность которых увеличились в последние годы, стали одной из наиболее угрожающих форм воздействия на лесную растительность, как и участившиеся ураганы и шквалы. За последние 20 лет из общей площади погибших насаждений 90% пострадали именно из-за неблагоприятных климатических факторов. А в годы с их экстремальной напряженностью климатических факторов (1992, 2003) этот показатель достигал 97% (рис. 2). Ежегодно из-за неблагоприятных погодных условий в стране погибает от 4 до 23 тыс. га насаждений.
засухи, вызывая ослабление деревьев, в особенности ели, создают благоприятные условия для массового размножения вторичных (стволовых) вредителей, главный из которых — короед-типограф (Ips typographus). В результате массовое усыхание ельников, сосредоточенных в Могилевской, Витебской и Минской областях, приняло характер экологического бедствия. Только после 1996 г., когда был организован специальный учет усыхающих ельников, усохло и было пройдено сплошными санитарными рубками 88,2 тыс. га насаждений с общим запасом древесины 22,043 млн м3. Это сопоставимо с объемом всех лесозаготовок в Беларуси за 1,5—2 года.
Неблагоприятные погодно-климатические условия в 1990-х — начале 2000-х гг. способствовали росту численности вредителей и других древесных пород: соснового шелкопряда (Dendrolimus pini), обыкновенного соснового пилильщика (Diprion pini), звездчатого пилильщика-ткача (Acantholyda stellata), а в последние годы — и непарного шелкопряда (Ocneria dispar). В результате их массового размножения в 1991—2010 гг. погибла почти 1 тыс. га насаждений.
В следующие за засухами годы активизируются патогены, вызывающие сосудистые, некрозно-раковые болезни, корневые и стволовые гнили лесных пород. Самые тяжелые последствия наблюдались в дубовых, ясеневых, березовых насаждениях. В среднем от болезней ежегодно погибают древостои на площади более чем 460 га.
Увеличение продолжительности засушливых периодов и их интенсивности
рис. 3. прогнозируемое изменение текущего прироста сосны (вверху) и ели (внизу) на 2025 (слева) и 2050 (справа) гг. по сравнению с периодом 1961—1990 гг. при наиболее вероятном сценарии изменения климата
ведет к росту числа возгораний в лесах и на торфяниках и площади насаждений, уничтоженных пожарами. К примеру, в экстремальном по погодно-климатическим условиям 1992 г. огнем было охвачено 27,7 тыс. га лесов, из них почти половина (12,5 тыс. га) погибла. Всего же с 1991 г. огнем уничтожено 41,5 тыс. га белорусских лесов.
Поскольку прогнозируемое потепление в значительной степени коснется зимних месяцев, оно приведет к уменьшению высоты снежного покрова и снижению влагообеспеченности лесов в начале весны. В результате повысится вероятность возникновения пожаров в период первого сезонного пика пожароопасно-сти — в апреле — начале мая.
Расчеты, проведенные с учетом изменения климата, формационно-типологической структуры и возрастного состава лесов, показывают, что в целом по республике до 2020 г. можно ожидать снижения пожарной опасности за счет уменьшения доли лесов с очень высокой и высокой пожарной опасностью в результате перехода хвойных молодняков в категорию средневозрастных насаждений,
менее подверженных воздействию огня. однако по мере выравнивания возрастной структуры лесов уже с 2030—2035 гг. класс природной пожарной опасности насаждений снова возрастет, что потребует дополнительных усилий по их охране.
Увеличение теплообеспеченности территории нашей страны создает предпосылки для изменения ареалов распространения растений, в том числе и древесных. Как уже сказано, по территории республики проходят границы распространения трех
лесообразующих пород — ели европейской, граба обыкновенного и ольхи серой. В результате изменения климата и воздействия осушительной мелиорации уже отмечено частичное смещение южной границы сплошного распространения ели на 20—30 км севернее.
По всей территории Беларуси основными лимитирующими факторами продуктивности лесов является количество осадков и температуры летних месяцев, когда формируется не менее 65% годичного прироста
г
J
рис. 4. формационная структура лесов Беларуси без и с учетом мероприятий по адаптации
древесины. Кроме того, с продвижением с юга Беларуси к ее северу усиливается роль температуры воздуха в феврале — марте в приросте деревьев.
Используя модели связи «параметры климата — радиальный прирост», а также прогнозные показатели изменения климата (рассчитанные по модели HadCM2), мы провели оценку наиболее вероятного изменения текущего прироста хвойных пород на 2025 и 2050 гг. по сравнению с базовым периодом (1961—1990 гг.) (рис. 3).
На отчетливом, северо-восточной ориентации, градиенте видно, что уже к 2025 г. в южных регионах ожидается падение прироста сосновых лесов на 4—6%, а к 2050 г. на 8—10%. Удлинение вегетационного периода за счет его раннего начала не компенсирует засух в середине вегетации. С другой стороны, повысится прирост сосняков на севере на 4—6% за счет улучшения теплообеспеченности. Зона климатически детерминированной депрессии прироста сосны к 2025 г. будет охватывать только Полесье, но к 2050 г. распространится на всю южную половину страны.
Что касается ели, то к 2025 г. можно ожидать понижения ее прироста на 8—10% в южной части республики, а к 2050 — до 20%. Даже на севере потери, обусловленные изменением климата, достигнут 6%. Ситуация усугубится повышением вероятности засух, способных спровоцировать новые вспышки массового размножения вредителей леса и гибель еловых насаж-
дений на значительных площадях. Юг и запад Беларуси (Брестская, Гомельская и большая часть Гродненской и Минской областей) становятся зоной рискованного выращивания ели.
Только на востоке страны, в Могилевской области, где сильнее выражена континен-тальность климата, ельников может стать больше. Но и здесь сохранится высокая вероятность засух в летний период, которые могут привести к гибели деревьев.
АДАПТАЦИЯ ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА
Прогнозируемые климатические изменения неизбежно ведут к трансформации природной растительности и, соответственно, к необходимости адаптации лесного и сельского хозяйства как климатозависимых отраслей к новой погодно-климатической ситуации. Эта адаптация призвана не только минимизировать потери, но и получить максимально возможные выгоды от изменения климата.
В 2006—2009 гг. в рамках ГНТП «Управление лесами и рациональное лесопользование» Институтом экспериментальной ботаники им. В.Ф. Купревича при участии специалистов Института природопользования, НПЦ НАН Беларуси по биоресурсам, Института леса и ГУ «Беллесозащита» разработана Стратегия адаптации лесного хозяйства к изменениям климата до 2050 г. В соответствии с ней предстоит предпринять комплекс мер по адаптации состава и структуры насаждений в лесном фонде, системы лесоуправления и лесопользования в части лесовосстановления и лесоразведения,
ухода за лесом, его охраны, защиты и т.д. Чтобы повысить устойчивость лесов, необходимо скорректировать их породный состав с учетом широтной зональности. Предполагается создавать смешанные насаждения, снижая долю ели на богатых почвах, где она должна быть полностью или частично заменена широколиственными породами и лиственницей. Одновременно часть мелколиственных древостоев планируется заменять еловыми, поэтому в целом доля ельников должна не уменьшиться, а увеличиться на 0,5—3% (рис. 4). На 4% может возрасти и доля сосновых лесов. Основные изменения затронут широколиственные леса, прежде всего дубравы. Их площадь на Могилевщине и Витебщине рекомендуется довести до 15,6—16,2% от всех лесных массивов вместо сегодняшних 1—4%, хотя реализовать именно эту рекомендацию наиболее проблематично. Возможно и увеличение площади ясенников до 1—4%.
Реализация Стратегии адаптации позволит оптимизировать структуру лесов с учетом вероятных изменений климата, сохранив их продуктивность, разнообразие флоры и фауны, защитные функции, а также повысить устойчивость к насекомым-вредителям и болезням леса. ресурсы побочного пользования будут сохранены и приумножены, снизятся пожароопасность и потери от воздействия негативных климатических воздействий.
Литература
1. Болботунов A.A. Влияние рельефа на формирование и продуктивность сосновых фитоценозов: автореф. ... дис. канд. с.-х. наук: 06.06.03; Новополоцкий политехн. ин-т им. Ленинского комсомола. — Новополоцк, 1986.
2. Ермохин М.В., Пугачевский A.B. Современная динамика южной границы сплошного распространения ели (Picea abies Karst.) в Беларуси // Вес. НАН Беларуа. Сер. бiял. навук. 2009. №1. С. 51—55.
3. Ермохин М.В. Влияние климатических факторов на радиальный прирост ели (Picea abies (L.) Karst.) в Беларуси // Ботаника (исследования): Сб. науч. трудов. Вып. 35. — Мн., 2008. С. 34—45.
4. Изменение климата, 1995 г. Научные аспекты изменения климата. МГЭИК, 1996 / Под ред. Хотона Дж.Т. и др. — Cambridge Univesity Press.
5. Изменение климата, 2007 г. Четвертый доклад об оценках МГЭИК. Обобщающий доклад / Редакторы: Пачаури Р.К., Райзингер Э. и основная группа авторов. МГЭИК. — Женева, 2007.
6. Киселев В.Н., Матюшевская Е.В. Экология ели. — Мн., 2004.
