ЛЕСНЫЕ РИТМЫ ЕВРОПЫ В ПРОШЛОМ
В прошлом климат Земли испытывал неоднократные циклические колебания, временами было намного холоднее, чем в настоящее время, что приводило к оледенениям, временами — значительно теплее. История климата четвертичного геологического периода, начавшегося 2,6 млн лет назад и продолжающегося поныне, установлена вполне надежно, как и сопутствующие изменения растительного покрова. На четвертичный период пришелся ряд продолжительных оледенений, названия которым обычно даются по южной границе ледникового щита. Потому оледенения одного периода в различных регионах имеют разные названия. На территории Восточно-Европейской равнины выделяют шесть оледенений[2]: донское (620–530 тыс. лет назад), окское (500–400 тыс. лет назад), днепровское (300–250 тыс. лет назад), московское (170–125 тыс. лет назад), тверское (70–43 тыс. лет назад) и осташковское (41–11 тыс. лет назад).
Нахождение воды в материковых ледниковых щитах и повышение ее плотности в верхнем слое океана в периоды похолоданий приводили к понижению уровня морей на 100–150 м и увеличению площади суши. При потеплении в межледниковья уровень океана временами превышал современный на 10–15 м.
150 тыс. лет назад, в период максимума московского оледенения, южная граница ледникового щита доходила до современных Смоленска, Москвы и Нижнего Новгорода (понятно, что городов тогда и в помине не было). Южнее находилась сравнительно узкая полоса полярных пустынь, а далее шли широкие просторы тундростепи[3], вплоть до нынешних южных границ нашей страны. Массивы лесов в это время вообще отсутствовали!
Затем климат постепенно потеплел, и примерно 125 тыс. лет назад наступил оптимум межледникового периода. В этот период температура была на 2–3 °С выше современной (точнее, той, которая была характерна для середины XX века). Почти вся европейская часть России была покрыта широколиственными лесами, тайга присутствовала лишь в виде узкой полосы вблизи Северного Ледовитого океана. Уровень моря тогда был намного выше, чем ныне, потому северные берега располагались южнее, а Скандинавия была отдельным островом.
Примерно 110 тыс. лет назад начался новый ледниковый период. В горах Скандинавии стал формироваться ледниковый щит. Похолодание начало сказываться на перераспределении растительных зон. Север Европы заняли тундры, центральную часть — тайга, на юге сохранились широколиственные леса.
70 тыс. лет назад похолодание усилилось, началось тверское (ранневалдайское) оледенение. Ледниковый щит покрыл северную часть материковой Европы до линии Смоленск—Тверь. Остальная часть Европы была покрыта тундрами, тундростепями и степями, леса можно было найти лишь в горах южной Европы. 43 тыс. лет назад пришло временное потепление, климат стал напоминать современный. Но лесной покров в это время так и не успел восстановиться, а преобладающим типом растительного покрова были степи и лесостепи.
Похолодание вернулось 41 тыс. лет назад и длилось около 30 тыс. лет. Северная часть Европы подверглась осташковскому (поздневалдайскому) оледенению, название которого опять же указывает на его южную границу (рис. 3.1). При максимуме похолодания среднегодовые температуры были здесь на 8–9 °С ниже современных.
Рис. 3.1 Растительный покров Европы 20000 лет назад
Рис. 3.2 Растительный покров Европы 13000 лет назад
Рис. 3.3 Растительный покров Европы 12000 лет назад
Рис. 3.4 Растительный покров Европы 11000 лет назад
В связи с наличием покровного материкового ледника уровень моря понизился примерно на 100 м, Великобритания стала частью материка, а Черное море отделилось от Средиземного.
Рис. 3.5 Растительный покров Европы 8000 лет назад
Рис. 3.6 Растительный покров Европы 5000 лет назад
К югу от ледника присутствовала полоса тундр, а вся остальная часть Европейской России была покрыта тундростепью. Климат был не только холоднее, но существенно суше современного. По-тому на юге Европы и в Малой Азии тундростепи сразу переходили в сухие степи и полпустыни. Леса можно было найти лишь в виде узкой полосы на южных берегах Черного моря, которое, ввиду понижения уровня океана, не имело связи со Средиземным.
13 тыс. лет назад происходит резкое потепление (рис. 3.2), ледниковый щит начинает отступать к северу. Доминирующим типом растительного покрова становятся степи, в центральных районах Европейской России развивается таежное редколесье.
Наконец, 10 тыс. лет назад начинается устойчивое потепление. Оно приводит к постепенному исчезновению европейского покровного ледника. Это время принято за начало новой геологической эпохи — голоцена, которая продолжается и в настоящее время. Лес начинает возвращаться в Европу, причем характер лесного покрова постоянно меняется вслед за прогрессирующим потеплением. Так, 8 тыс. лет назад (рис. 3.5) центр и север Европейской России покрыты таежными лесами, на юге сменяющимися степью и лесостепью. К западу от линии Варшава—Будапешт тайга сменяется широколиственными лесами, преобладающими во всей Западной Европе.
На промежуток от 7 до 5 тыс. лет назад приходится наиболее теплый и влажный периода голоцена. Температуры были на 2–3 °С выше, чем в середине ХХ века. Север Европейской части России был покрыт тайгой (рис. 3.6), простиравшейся от Северного Ле-довитого океана до линии Великий Новгород—Пермь, южнее на-ходились широколиственные и смешанные леса. К югу от линии Киев—Саратов леса сменялись лесостепью и степями.
Вскоре климат похолодал и фактически стал близок к современному, хотя некоторые колебания присутствовали и в дальнейшем. Однако климат уже перестал быть главным фактором, контролирующим ритмы лесного покрова. На первый план постепенно вышло воздействие человека, сводившего леса при земледелии, строительстве поселений и дорог, изменявшего состав древесных пород при лесозаготовках и лесовосстановлении.
ТЕНДЕНЦИИ СОВРЕМЕННОСТИ
Современные климатогенные изменения наиболее ярко проявляются на северном пределе распространения леса. На Полярном Урале отмечен подъем по склонам гор древесной и кустарниковой растительности в пояс горных тундр. Верхняя граница распространения лиственничных редколесий и сомкнутых древостоев за последние 80–90 лет повысилась в среднем на 35–40 м (а в максимуме — на 50–80 м). Продвижение кустарников вверх по склону на 50 м и более описано для Хибин. Активный рост кустарниковой растительности, в особенности ив, наблюдается в восточно-европейских тундрах.
Южная граница леса тоже претерпевает изменения. Известна проблема деградации и усыхания дубрав лесостепной и степной зон европейской части России. Климатическими факторами этой деградации стали экстремально низкие зимние температуры, а также засухи. В Байкальском регионе, наоборот, наблюдается наступление сосновых лесов на степные экосистемы, что объяс-няется увеличением количества осадков (рис. 3.7).
Климатическое воздействие на леса зачастую имеет негативный характер, вплоть до ослабления и гибели лесных насаждений. На сегодняшний день доминирующей причиной гибели лесов в России являются лесные пожары. Однако гибель лесов от неблагоприятных погодных факторов весьма значительна и по масштабам сравнима с усыханием лесов от вспышек насекомых-вредителей. На состоянии лесов негативно сказываются засухи, приводящие к усыханию, ураганные ветры, вызывающие массовый ветровал и бурелом, ливни, во время которых происходит либо смыв отдельных участков леса, либо усыхание деревьев в результате длительного затопления. Массовое повреждение деревьев может вызываться обильно выпавшим мокрым снегом (снеголом) или обледенением (рис. 3.8)[4]. При сильном граде происходит повреждение коры ветвей, что может вызвать заметное ослабление древостоев и частичное их усыхание.
Рис. 3.7 Экспериментально-полевые свидетельства современных изменений границ леса
Источник: Краев Г.Н., Замолодчиков Д.Г. Наблюдаемые воздействия современных климатических изменений на леса России // Экология. 2013
Рис. 3.8 Ледяной дождь в Подмосковье в декабре 2010 г. и его последствия в мае 2011 г.
Фото: Дмитрий Замолодчиков
Рис. 3.9 Интенсивность гибели лесов России от неблагоприятных погодных факторов в 1999–2009 гг.
Источник: Замолодчиков Д.Г. Леса и климат – вчера, сегодня, завтра // Живой лес. 2011. № 3. С. 16-22. http://givoyles.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=115&Itemid=
В 1999–2009 годах интенсивность гибели лесных насаждений от погодных факторов (в расчете на покрытую лесом площадь региона) была повышена в большинстве областей европейской части России, а также Алтайском крае, Оренбургской области и Хабаровском крае (рис. 3.9). В регионах северной части Сибири (Республика Саха, Красноярской край, Чукотский АО, Магаданская область) интенсивность гибели насаждений невелика либо близка к нулю.
Распределение интенсивности гибели лесных насаждений от неблагоприятных погодных факторов во многом соответствует региональным тенденциям изменения температуры воздуха и осадков. Неблагоприятное сочетание тенденций характерно для ряда регионов европейской части России, где рост температур сопровождается уменьшением количества осадков. Именно здесь ныне регистрируются наиболее высокие интенсивности гибели насаждений от погодных факторов. Сходная ситуация имеет место и на юге Дальнего Востока.
Изменения лесного покрова в условиях меняющегося климата не всегда идут постепенно, а могут сопровождаться быстрой гибелью целых лесных массивов. С одной стороны, региональные климатические тенденции оказываются неблагоприятными для существующих лесов, что приводит к их ослаблению и постепенному отмиранию доминирующих древесных пород. С другой, переходные периоды всегда чреваты нестабильностью, потому в регионах с наиболее выраженными климатическими тенденциями чаще встречаются экстремальные погодные ситуации. И именно эти кратковременные, но мощные по воздействию события становятся непосредственной причиной гибели лесов.
Рис. 3.10 Изменения площадей лесов России с преобладанием различных древесных пород
Источник: Замолодчиков Д.Г. Оценка климатогенных изменений разнообразия древесных пород по данным учетов лесного фонда // Успехи современной биологии. 2011. Т. 131. № 4. С. 382-392. http://elibrary.ru/item.asp?id=16824433
Рис. 3.11. Изменения по регионам России площадей лесов с преобладанием различных древесных пород за 1988-2009 гг.
Источник: Замолодчиков Д. Г. Оценка климатогенных изменений разнообразия древесных пород по данным учетов лесного фонда//Успехи современной биологии. 2011. Т. 131. № 4. С. 382-392.. http://elibrary.ru/item.asp?id=16824433
В лесах России имеют место направленные изменения разнообразия древесных пород, многие из которых с большой вероятностью вызваны потеплением климата. Климатогенные причины сокращения площадей твердо установлены для ели и дуба (рис. 3.10 и 3.11), вероятны для ольхи черной и тополя. Климатические причины увеличения площадей вероятны для каменной березы и древовидных ив. Наличие пространственной мозаики изменений площади хорошо заметно на примере березы (рис. 3.11). Мелколиственные породы (береза, осина, ольха) первыми возобновляются на местах вырубок и других нарушений лесного покрова, их наличие обычно рассматривается как свидетельство антропогенных преобразований хвойных лесов в результате эксплуатации. Необходимо учесть, что существует и обратный процесс — постепенная смена мелколиственных пород хвойными по мере развития лесного насаждения. При снижении годовых объемов лесозаготовок (что характерно для России с начала 1990-х годов) темпы смены мелколиственных пород хвойными должны постепенно превысить скорость образования насаждений мелколиственных пород на вырубках. Однако этого не происходит. Здесь, скорее всего, проявляется влияние климата, отрицательно воздействующего на возобновление хвойных пород, в первую очередь ели, под пологом мелколиственных пород. Следовательно, через ослабление темнохвойных лесных насаждений изменения климата способствуют расширению площадей березы, осины и ольхи.
ПРОГНОЗ НА БУДУЩЕЕ
Согласно прогнозам из всех лесных регионов планеты наибольшие изменения будут происходить в бореальных (северных) и умеренных районах Евразии и Северной Америки за счет смещения на север границ лес—тундра и лес—степь[5].
При повышении температуры на 2 °C обезлесение затронет лишь юг Западной Сибири, а общая площадь лесного покрова России увеличится за счет распространения лесов в современную зону тундр.
При повышении температуры на 4 °C отступление лесов будет идти по всей южной границе их распространения, приходящейся на территорию России. Отступление лесов с юга будет более масштабным, чем их продвижение на север, в зону тундр. В частности, естественное обезлесение охватит почти всю среднюю полосу европейской части России и Западной Сибири.