Горно-ледниковый бассейн Актру, без преувеличения, можно назвать летописью природы. Эта уникальная территория уже более века является объектом пристального внимания ученых. Ее первооткрывателем был профессор Томского университета Василий Сапожников, затем многолетние исследования климата проводил здесь профессор Михаил Тронов.
С 1999 года исследованиями в этом бассейне занимается коллектив лаборатории динамики и устойчивости экосистем Института мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения РАН под руководством доктора биологических наук Елены Тимошок. Вот уже два десятилетия каждое лето научные сотрудники выезжают в экспедиции на Алтай. Работая на нескольких полигонах, расположенных в трех центрах современного оледенения Алтая — Северо-Чуйском, Южно-Чуйском и Катунском — они изучают влияние глобальных изменений климата на состояние различных экосистем в международно-признанных “зонах раннего отклика”: в высокогорных лесах, лесотундровом экотоне, на молодых моренах ледников. Другим направлением деятельности ученых являются реконструкции климата, которые позволяют ответить на вопросы, каким он был на протяжении последних пятисот лет.
— Не случайно наш основной полигон расположен в горно-ледниковом бассейне Актру, где встречается редчайшее разнообразие экосистем, — рассказывает Елена Евгеньевна. — Это старовозрастные кедровые и молодые лиственничные послепожарные леса, лесотундровый экотон — своеобразный “буфер” между лесом и высокогорной тундрой — а также молодые экосистемы, формирующиеся на протяжении последних 150 лет на молодых моренах — территориях, образующихся после отступания ледников, — и на водно-ледниковых отложениях. Экосистема — это ключевой элемент, влияющий на формирование почв и видовое разнообразие животных, ее изменения влекут за собой перемены в их составе. Практически все экосистемы очень чутко реагируют на изменения климата.
О том, каким климат был в прошлом, можно узнать, анализируя ширину годичных колец (радиальный прирост). Еще известный щвейцарский дендроэколог Фриц Швейнгрубер сказал: “Деревья никогда не врут”. На кернах или спилах с деревьев измеряется ширина каждого годичного кольца. Естественно, для этого нужны очень старые деревья, которые появились несколько сотен лет назад. Потом серии колец с каждого дерева проверяются на предмет ошибок и обобщаются в одну древесно-кольцевую серию.
Далее вступают в свои права статистические методы. С помощью корреляционного анализа проверяется, как ширина годичных колец связана с климатическими параметрами (обычно это температура воздуха и суммы осадков за последние несколько десятков лет), взятыми с ближайшей метеостанции. Если такая связь достаточно сильна, значит, климат вносит существенный вклад в прирост дерева. Дальнейшие вычисления основаны на допущении: если связь между изменениями радиального прироста и климата достоверно значительна в течение тех нескольких десятков лет, то она была такой же в течение нескольких сотен лет жизни деревьев. Так реконструируются изменения климата прошлого.
А если продолжить древесно-кольцевые серии за счет годичных колец погибших деревьев, у которых сохранились фрагменты древесины, то можно продлить реконструкцию климата до нескольких тысяч лет. Достоверен ли такой “прогноз климата в прошлое”? На этот вопрос можно ответить утвердительно, так как у разных ученых, занимающихся дендроклиматологией в разных регионах, получаются сходные результаты. Более того, они подтверждаются анализом ледовых кернов, слоев озерных отложений и других “недревесных” материалов.
— В середине XIX века завершился так называемый малый ледниковый период, во время которого погибли деревья на склонах долины, а вследствие наступания ледников были уничтожены почвы и растительность в приледниковой зоне, — рассказывает кандидат биологических наук Евгений Тимошок. — С середины этого века началось современное потепление. При этом изменения в состоянии климата за последние сорок лет были столь интенсивными, что достигли значений, равных изменениям за 130 предыдущих лет.
Итак, как же потепление климата влияет на экосистемы? Первыми его ощущают ледники, они начинают постепенно сдавать свои позиции и отступать со скоростью от нескольких метров до нескольких сотен метров в год. Освободившиеся ото льда территории — морены ледников — каменистые, безжизненные, напоминают пейзажи из фантастических фильмов. Здесь постепенно появляются первые растения: в условиях резко континентального климата Алтая это мхи и травы. А для того, чтобы почвы стали пригодными для заселения деревьев, нужно примерно сто лет!
На конференции ENVIROMIS-2018, прошедшей летом в институте, лауреат Нобелевской премии Терри Каллаган отметил, что особого внимания заслуживают самые стабильные и устойчивые к колебаниям климата экосистемы — старовозрастные леса. Фрагменты таких ценнейших лесов сохранились в горно-ледниковом бассейне Актру, и их исследованиями двадцать лет также занимается коллектив лаборатории. В свое время их не стерли с лица земли ледники и не затронули пожары — благодаря россыпям камней, ставших для этих лесов защитным барьером.
— Самые старые деревья кедра и лиственницы в таких лесах доживают до тысячи лет, довольно много деревьев, достигших 500-600 лет, но в основном их возраст — 300-400 лет, — рассказывает кандидат биологических наук Дмитрий Савчук. — Эти леса пережили несколько волн похолоданий и потеплений климата. Нам удалось проследить, какие периоды были благоприятными для появления новых поколений деревьев, ведь именно в основном во время потеплений климата молодые деревья успешно выживали.
По словам Дмитрия Анатольевича, выделяются три таких основных периода: 550-500 лет назад, когда появились старшие поколения деревьев, затем 380-340 лет и 160-90 лет назад, когда выросли самые “юные” деревья в древесном ярусе. Эти леса успешно возобновляются кедром и в настоящее время.
— В конце XIX века всю Сибирь, в том числе и Алтай, охватили масштабные лесные пожары, — продолжает кандидат биологических наук Светлана Николаева. — Мы пришли к выводу, что их восстановление также идет “волнами”, которые напрямую зависят от погоды и микроклимата на определенной территории. Интересно то, что в последние годы более активно идет распространение кедра, нежели лиственницы. Что же касается лесотундрового экотона, то в течение последних 150 лет деревья тоже постепенно его покоряют.
Полученные учеными из
ИМКЭС СО РАН данные позволяют реконструировать климат на территории Алтая, проследить его колебания в течение тысячи лет.
Итак, что же происходило? Колебания климата носят циклический характер: средневековое потепление, длившееся с IX по XIV века, сменилось малой ледниковой эпохой, продлившейся до середины XIX века, а затем — снова потеплением климата, продолжающимся до настоящего времени.
Внутри последнего периода потепления также выделяются циклы, но меньшей длины. Например, в 1940-е и 1950-е годы наблюдалось кратковременное похолодание, а с 1980-х годов началось потепление. Вслед за климатом изменяются экосистемы, изучение реакции которых стало возможным благодаря долгосрочным научным исследованиям лаборатории динамики и устойчивости экосистем Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН.
Ольга БУЛГАКОВА
Нет комментариев