26/05/2017

Изменение климата приводит к ухудшению состояние темнохвойных пород

141 СО РАН Науки о жизни Красноярск В последние десятилетия в лесах России ухудшается состояние темнохвойных. Кедры, пихты и ели усыхают в сибирской тайге: в Прибайкалье, в горах Восточного и Западного Саяна и Кузнецкого Алатау. Усыхают ельники и в лесах европейской части России, и в Белоруссии, и на Украине, и в Прибалтике, и в странах Восточной и Западной Европы. Ухудшение состояния хвойных наблюдается в лесах бореальной зоны в целом, включая Северную Америку. Визуально усыхание проявляется в изменении цвета хвои: она становится серовато-зеленой, а при гибели пихты или кедра резко изменяет цвет на красный (лесоводы называют их "рыжиками"). Съемка из космоса в различных спектральных диапазонах позволяет определять площади повреждений.

В Прибайкалье триггером усыхания стали засухи

При неблагоприятных условиях уменьшается прирост. Величину и динамику прироста удобно прослеживать по изменению структуры и ширины годичных колец. Сопоставляя изменения в динамике прироста с экологическими условиями (температура воздуха, условия влагообеспечения, дефицит влажности) и с воздействием насекомых-вредителей, можно выявить основные факторы, влияющие на состояние древесного растения.

Так, в горно-таежных лесах Прибайкалья, где в последнее время наблюдается усыхание кедровников и пихтарников хребта Хамар-Дабан, в хронологии индекса прироста (ИП) кедра, начиная с 1980-х годов, прослеживается негативный тренд (r2 = 0.69). Снижение прироста происходило на фоне возрастания индекса сухости (r2 = 0.72). То есть наблюдается тесная связь величины прироста с индексом сухости SPEI . На фоне общего возрастания засушливости триггером усыхания стали периодические засухи, разделившие древостой на два класса: "усыхающий" и "выживший".

Усыхает на Хамар-Дабане и пихта. При этом усыхание не связано с перестойностью, то есть старением насаждений: средний возраст кедра составляет 105 лет, пихты — 90 лет. Подрост же как кедра, так и пихты в целом жизнеспособен: он защищен от избыточной эвапотранспирации верхним пологом.

Что деревьям плохо, то вредителям хорошо

Здоровое дерево защищено от насекомых: когда жуки делают насечки на коре, пробуя дерево "на зуб", они получают в ответ такую дозу смолы, после которой грызть это дерево они больше не хотят. Однако ослабленные водным стрессом кедровники и пихтарники так защищаться уже не способны. Все обследованные усыхающие и погибшие деревья были заселены либо "отработаны" стволовыми вредителями; отмечались повреждения корневыми фитопатогенами.

Возрастание аридности климата и повышение температуры воздуха ослабляют хвойные, но благоприятны для многих насекомых-вредителей. К примеру, численность популяции жуков-короедов растет, они расширяют ареал, продвигаются на север и в высокогорья. Возрастающая длительность вегетационного периода позволяет жукам быстрее проходить генеративный цикл. Благоприятствует насекомым и сокращение холодных дождливых периодов весной и ранних осенних заморозков.

Наибольшие площади усыхания наблюдаются в пихтарниках, произрастающих в низкогорьях Восточного Саяна и на Чулымо-Енисейской равнине. Ослабленные водным стрессом деревья добивают насекомые-вредители. Проснулся уже долгое время дремавший уссурийский полиграф, — маленький, со спичечную головку вредоносный жучок-агрессор, который потеснил черного пихтового усача, традиционного вредителя сибирских лесов.

Активизируются и старые враги сибирской тайги — такие как сибирский шелкопряд. Масштабная вспышка этого вредителя наблюдается сейчас на территориях около 300 тыс. гектаров в Красноярском крае, более 400 тыс. гектаров в Томской области, в десятки тысяч гектаров в Кемеровской и Иркутской областях. Причем "сибиряк" (как в обиходе именуют его энтомологи), в отличие от стволовых вредителей, повреждает и неослабленные, здоровые кедрово-пихтовые древостои. Более того, шелкопряд готовит "кормовую базу" для короедов и ксилофагов: в "шелкопрядниках", в зонах погубленного шелкопрядом леса, всегда происходит размножение этих вторичных вредителей леса.

Насекомые-вредители вносят вклад и в статистику пожаров: погибшие древостои и возникающие на их месте травяно-кустарниковые сообщества — прекрасный горючий материал, способствующий возникновению и распространению лесных пожаров.

Проблема горимости наших лесов под воздействием изменений климата — тема для отдельной статьи. Отметим лишь, что данные лаборатории мониторинга леса Института леса им. В.Н. Сукачева показывают, что увеличение частоты и площади лесных пожаров в Сибири в последние десятилетия связаны с повышением температуры воздуха, усилением засушливости и удлинением периода пожарной опасности в лесах.

Несмотря на потери, деревья идут в гору

Кедр и пихта нередко формируют смешанные древостои, причем усыхание охватывает преимущественно южную часть ареалов этих видов.

Распределение участков с усыханием древостоев тесно коррелирует с аномалиями влажности почвы (r2=0.98), а также с индексом сухости. Это указывает на возрастание засушливости климата как на первопричину гибели древостоев. Усыхание внутри ареалов кедра и пихты обусловлено рельефом: оно возникает там, где риск водного стресса максимален, а именно, на выпуклых склонах преимущественно юго-западной экспозиции. Причем усыхание тем сильнее, чем круче склоны. По градиенту высоты оно сосредоточено преимущественно на высотах ниже 1000-1200 м. Выше, в горах, увлажнение возрастает, увеличивается и время окутывания деревьев туманом и облаками. А ведь кедр и пихта — "деревья туманов", весьма чувствительные к влажности воздуха.

В темнохвойных лесах Хамар-Дабана погибшие древостои занимают примерно 10% общей площади. В низкогорьях и равнинах подзоны южной тайги в преимущественно пихтовых древостоях усыхание достигает 30% занятой темнохвойниками площади. В официальной статистике данные об общей площади повреждений отсутствуют.

Зато потепление климата открывает возможности для продвижения кедра и пихты на север, в зону доминирования лиственницы, а также для миграции в зону горной, альпийской тундры. Как на севере, так и в высокогорьях рост растений лимитируется, как правило, температурой; стало теплее, улучшились условия произрастания — и деревья "пошли в гору".

И хотя повышение температуры воздуха и возрастание засушливости климата негативно влияют на кедр и пихту в южной части их местообитания, в средней и северной тайге, а также в высокогорьях изменение климата в целом для них благоприятно. В условиях достаточного увлажнения (высокогорья, подзоны средней и северной тайги) величина годичного прироста деревьев возрастает до 30-50% по сравнению с тем, что наблюдалось сто лет назад. Продвигаются на север и границы темнохвойных древостоев, возрастает сомкнутость древостоев.

В выигрыше и лиственница, основная лесообразующая порода России: по имеющимся у нас данным, лиственница продвигается в зону северной и альпийской тундры, а лиственничные древостои увеличивают продуктивность.

Прогноз

В XXI веке наиболее вероятно дальнейшее повышение температуры воздуха и возрастание засушливости климата в различных частях бореальной зоны. Наряду с собственно ослаблением древостоев это спровоцирует вспышки массового размножения насекомых-вредителей, что в сочетании с возрастающим водным стрессом может привести к элиминации кедра и пихты в части их ареалов. Вероятно, их заменят более засухоустойчивые виды — такие как сосна, лиственница, береза.

Необходимо разработать стратегию лесовосстановления, которая учитывала бы "миграцию" ареалов хвойных под воздействием климатических изменений. В частности, бессмысленно восстанавливать кедровники и пихтарники в зонах, где эколого-климатические условия изменились и больше не пригодны для этих видов. Конструктивным решением станет замена кедра и пихты в этих зонах засухоустойчивыми видами древесной флоры.

Вячеслав Харук, доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией мониторинга леса

Сергей Им, кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории мониторинга лес

Илья Петров, старший лаборант лаборатории мониторинга леса, Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН