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.
