28.02.2011

Верхняя граница горных лесов Южного Урала поднялась на 80 метров

Глобальное потепление климата не могло обойти стороной горные системы. Именно высокогорные сообщества особенно чутко реагируют даже на незначительные колебания условий среды. Ученые уже зафиксировали изменение растительных границ за последние десятилетия в горах Северной Америки, Скандинавии, Сибири. Теперь глобальное потепление климата отмечено и в районе Уральских гор.

Сотрудники Института ландшафтных исследований (WSL) (Бирменсдорф, Швейцария) и Института экологии животных и растений РАН (Екатеринбург, Россия) пришли к выводу, что граница леса на Южном Урале за последние 75 лет поднялась на 80 метров вверх. Причем, как отмечают авторы, лесные сообщества растут очень быстрыми темпами. Причина такой экспансии – глобальное потепление климата, а успех — особенности почвенных процессов. Подробностями исследований с корреспондентом Infox.ru поделился один из авторов работы — доктор Адриан Каммер (Adrian Kammer).

Тонкая грань

В природе нет ничего постоянного. И даже границы природных зон подвержены изменениям. Основной фактор, определяющий природную зональность и высотную поясность, — это климат. Именно изменение среднегодовой температуры и количества осадков меняет границы природных зон на равнине и высотных поясов в горах. Любая природная граница – эта всегда особая тонкая грань, где живые организмы существуют на пределе своих возможностей. И где малейшие изменения среды проявляются особенно остро, мгновенно вызывая ответную реакцию организмов — гибель или адаптацию.

Привязка к карте

Исследования проводились на юго-западном склоне горного массива Иремель (Южный Урал). Этот массив состоит в основном из небольших сопок, а самая высокая вершина Большой Иремель достигает высоты 1582 м. Если двигаться от подножия к вершине, то можно встретить три высотных пояса. Горно-лесной пояс с елью сибирской и необычайно пышными травяными растениями — горцем альпийским и змеиным — тянется до высоты 1330 метров.

Затем ельники постепенно редеют, и начинается подгольцовый пояс, где леса как такового уже нет, а встречаются просто отдельные группы деревьев. Этот пояс и есть граница леса. Здесь очень заметно действие сильного ветра, мороза и других неприятностей. Много стланиковых, кустовых, флагообразных форм деревьев.

Выше 1400 метров деревья уже не в состоянии бороться с суровыми природными условиями, они уступают свое место горным тундрам. И растут там небольшие кустарнички – брусника, вороника, черника. А выше только россыпи камней, покрытые разноцветными накипными лишайниками.

На участке, где заканчивается лес и начинается тундра, на высоте от 1260 до 1360 метров, ученые прокопали 16 профилей, где отбирали пробы почвы. Анализ физических, химических и микробиологических свойств почвы проводили с помощью метода инфракрасной спектроскопии и дифференциальной сканирующей калориметрии. Возраст деревьев определяли дендрохронологическим методом.

Лес наступает на тундру

По словам доктора Каммера, самые старые 100-летние ели росли на высоте 1260 метров, а самые молодые, 40-50-летние, занимали верхние рубежи на высоте 1360 метров. Так ученые показали, что экспансия леса началась примерно 50 лет назад.

Сопоставив данные дендрохронологического анализа, фотоснимки, датированные 1929 годом, и архивные лесотаксационные данные, ученые пришли к выводу, что за последние 78 лет граница леса сместилась вверх на 80 метров. При том, что среднегодовая температура в этом районе за тот же промежуток времени повысилась на 1,8°C.

Именно почвенный анализ, по мнению доктора Каммера, позволил ученым разгадать причину успешного развития древесной растительности в тундровом поясе и дальнейшую экспансию границы леса вверх по склону. Подобное успешное продвижение определили два процесса. Общая минерализация почвы азотом выросла в 6 раз (по сравнению с тундровыми почвами). Также увеличилась скорость разложения органических остатков.

Причины таких изменений – климатические. Увеличилась среднегодовая температура, высота снежного покрова и количество осадков, что стимулировало микробиологическую активность почвы. Органический азот – основной источник питания растений, но практически им не доступный, кроме совсем небольшого количества в составе почвенных гуминовых кислот. И только благодаря различным группам микроорганизмов в почве накапливается минеральный азот в виде солей аммония и нитратов.

Так как углерод и азот — основные питательные элементы, необходимые растениям и влияющие на их рост, то чем их в почве больше, тем быстрее растут растения.

Доктор Каммер считает, что, пока потепление не прекратится, азот и углерод будут накапливаться, значит, и граница леса продолжит продвигаться вверх по склону.

Результаты исследований опубликованы в мартовском номере Global Change Biology.

Анна Говорова

Источники:

1. infox.ru