Негативное влияние на лесные экосистемы, определяемое климатом

Изменения климата воздействуют на частоту, интенсивность, время и/или пространственную локализацию потрясений. Многие потенциальные последствия будущих климатических изменений могут быть смягчены приспособлением лесных сообществ к естественным вариациям климата. Тем не менее, масса исследований свидетельствует о том, что, в результате возникновения новых режимов воздействия при изменении климата возможны существенные изменения в лесах с долговременными экологическими и социально-экономическими последствиями.
Природные потрясения накладываются на последствия человеческой активности, такие как загрязнение воздуха, выращивание и сбор урожая, сельскохозяйственное и городское строительство, отдых на природе. И речь не идет об обычном суммировании.
Естественные воздействия, связанные с климатом, проистекают от насекомых, болезней, привнесенных видов, пожаров, засух, обильных снегопадов, ураганов, оползней, штормового ветра и обледенений. В каждую геологическую эпоху местные, региональные и глобальные изменения температуры и режима осадков влияют на частоту и интенсивность такого рода природных факторов.
Влияние этих потрясений рассматривается в широком спектре шкал, от листа и дерева до леса и лесного ландшафта. Их результат может проявляться в: утрате листвой цвета и сокращения периода его функционирования; деформации структуры дерева – ветровал, ветролом, сломанные ветви или потеря кроны; росте смертности деревьев или хронический стресс, приводящий к их гибели; дисфункции регенерации – утрате семенного фонда; деградации физического окружения, включающего эрозию почв; дисбаланс в обороте биомассы и питательных элементов; воздействии на поверхностные органические слои почвы и подземные растительные корневые и репродуктивные ткани; и нарастающая гетерогенность ландшафта (разделенность, нарастание свободных пространств между лесными сообществами).
Внедренные (инвазивные) виды могут влиять на лесные экосистемы посредством питания (травоядность или хищничество), разрушения среды обитания, конкуренции, утраты генетического фонда при скрещивании с местными видами и болезней (привносимых или приобретаемых). Вспышки местных болезней или численности насекомых могут повлечь сходные последствия для леса. Хотя леса в США основательно охраняются, всего пять видов насекомых поражают около 21 миллиона акров каждый год (Designing a report..., 1999).
На уровне экосистемы привнесенные виды – так же, как и вспышки численности местных насекомых, эпидемий – могут менять природные циклы и режим природных воздействий – такие как циклы питания, частота и интенсивность пожаров (Mack, D’Antonio, 1998.). Некоторые виды деревьев приспособились выживать в периоды повторяющихся потрясений. Толстая кора отдельных пород (сосна обыкновенная, лиственница) позволяет им переживать низовые пожары. Повторяющиеся низовые пожары сокращают плотность подроста, который может служить горючим материалом для перехода огня на кроны. Таким образом, повторяющиеся низовые пожары сокращают частоту убийственных верховых пожаров.
Для экосистем бореальных лесов предполагается, что влияние климатических изменений будет опосредовано в изменениях частоты пожаров, динамики прогалин, на доминанты вредителей (Bergeron et al., 1998).
Одни влияния накладываются на другие, появление одного фактора стимулирует появление и развитие другого, часто более опасного. Например, засуха часто ведет к всплеску численности насекомых, болезням или пожарам. Насекомые и болезни также создают большие «запасы горючих материалов» и поэтому способствуют учащению пожаров.
Отмечаемый в северном полушарии (и соответственно в Сибири) доминирующий рост температуры воздуха в зимнее время, сопровождаемый оттепелями и снегопадами, будет способствовать снижению устойчивости древесных растений, а также более благоприятной зимовки насекомых. Следствием сочетания снегопадов с оттепелями будут интенсивные снеголомы (особенно в лесных культурах). Насекомые и пожары завершат процесс разрушения.
Многие лесные регионы подвергались воздействию человека в прошлом и сегодня ситуация здесь отлична от прежней. Например, борьба с пожарами в приспособленных к пожарам западных лесах США привела к нарастанию густоты леса и биомассы, изменению состава леса, а также способствовала нарастанию болезней, вспышек численности насекомых (Flannigan et al., 2000; Ayres, Lombardero, 2000).
Некоторые типы лесов адаптировались к периодическим потрясениям и даже стали зависеть от них. Леса длиннохвойной сосны (Pinys Longifolia Roxb.), например, часть такой «пожарозависимой» экосистемы, которая не могла бы существовать, если бы пожары не были повседневны для Юго-востока. Около 1,5 миллионов акров леса было целенаправленно сожжено (а также были применены и другие формы сокращения массы горючего материала) в 1998 для того, чтобы улучшить здоровье и видовое разнообразие леса путем восстановления «пожарозависимых» экосистем, пострадавших от долговременной борьбы с пожарами (USDA Forest Service, 1998).
Следует учитывать, что длительное действие (в течение многих поколений) одного какого-либо фактора в запороговых значениях обеспечивает выживание лишь тем особям, в генотипе которых произошли изменения, направленные на специфическую адаптацию к лимитирующему фактору, что также сопровождается снижением продуктивности, но, в отличие от первого случая, необратимо при снятии действия лимитирующего фактора. Это необходимо учитывать при оценке возможных последствий глобального изменения климата: нужно быть готовыми к искусственному возобновлению древесной растительности в тех регионах, где произошли глубокие адаптивные изменения в метаболизме древесных растений, особенно на вечной мерзлоте (Милютина, Судачкова, Семенова, 1998).
Усиливающиеся в последние два столетия антропогенные нарушения естественных взаимодействий бореальных лесов и климата в значительной мере способствовали тому, что на огромной территории хвойные леса сменились листопадными. Это изменение ландшафта связывается с происшедшими на бореальных широтах изменениями температуры, фотосинтетической активности, содержания CO2 в атмосфере, высоты весеннего снежного покрова (Kronberg, Watt, 2000). С точки зрения авторов, такие признаки указывают на уменьшение способности бореальных ландшафтов сохранять вещество и энергию и участвовать в их кругообороте. Наряду с климатическими изменениями (безусловно оказывающими существенное влияние) исключительно велика роль хозяйственной деятельности человека (рубка леса, сельскохозяйственное производство и пр.) При изучении характера и изменения лесов на юге Швеции на протяжении последних 3000 лет (пыльцевой анализ), установлено что быстрее всего растительность менялась в последние 150 лет (кульминация изменений, начавшихся 850 лет назад) (Lindbladh, Bradshaw, Holmqvist, 2000). В качестве генеральной линии развития установлен переход от богатого смешанного листопадного леса (Alnus, Corylus, Quercus и Tilia через Betula и Carpinus) к хвойному (в основном Picea и Pinus) и редко к лесу из Fagus. Медленное уменьшение роли доминантов прежних лесов - Corylus, Quercus и Tilia началось ~700 г. н. э. и сопровождалось увеличением отложения пыльцы хлебных злаков, что свидетельствует о деятельности человека, как об основной движущей силе этих процессов.