Как изменение температуры приводит в движение экосистемы
В 2022 году только в Европе жертвами волн жары стали 60 тысяч человек. С чрезвычайно жаркой погодой человечество сталкивается в шесть раз чаще, чем 40 лет назад, а к середине века периоды жары будут длиться в пять раз дольше. В книге «Прогноз погоды на сто лет. Как меняется климат Земли и что с этим делать» (издательство «Фитон XXI») биолог Тимофей Чернов рассказывает, что современной науке известно о причинах и последствиях глобального потепления. Книга вошла в длинный список премии «Просветитель» 2024 года. Предлагаем вам ознакомиться с фрагментом о том, как под влиянием глобального потепления перемещаются отдельные виды и целые биоклиматические зоны.
Потепления и похолодания прошлого всегда приводили к изменению биоклиматических зон планеты. В ледниковом периоде в Северном полушарии раскинулась тундростепь, а зона тропических лесов прижалась к экватору. Во время потеплений тропические леса, наоборот, захватывали высокие широты. Нынешнее глобальное потепление в этом смысле не уникально: изменение условий окружающей среды приводит к изменению ареалов тысяч видов различных живых существ. Переселяются целые экосистемы. Главным трендом этого движения стало глобальное перемещение теплолюбивых видов в ранее прохладные регионы: из низких широт в сторону полюсов Земли. Полторы тысячи лет назад климатические изменения в Евразии, вероятно, привели к Великому переселению народов. Нынешнее изменение климата приводит к Великому переселению природы в масштабах всей планеты.
Самые яркие изменения, как всегда, заметны в Арктике. Более теплое лето и отступление мерзлоты открывают дверь в тундру для древесной растительности. Граница лесной зоны постепенно сдвигается на север, и уже к середине нашего века деревья заселят от четверти до половины той территории, которая совсем недавно была занята в основном мхами и низкорослыми кустиками северных ягод*Не стоит думать, что тундра превратится в густую тайгу. В первую очередь на север распространяются низкорослые формы деревьев, которые поселяются по берегам рек, а на возвышенностях остаётся типичная тундровая растительность.. И здесь работают механизмы положительной обратной связи: деревья и кустарники задерживают снег, под которым почва меньше промерзает зимой, так что уровень многолетней мерзлоты понижается еще сильнее.
Растения в тундре становятся крупнее: регулярные наблюдения по всей Арктике показали, что за последние тридцать лет тундровые растения стали в среднем на 8 сантиметров выше, и не только за счет проникновения более крупных растений с юга, но и благодаря более активному росту местных видов. К концу века высота растений в тундре по прогнозу увеличится еще на 20–60 процентов.
Крупные растения дают больше пищи для животных. Увеличивается численность гнездящихся в Арктике перелетных птиц: например, гренландская популяция белощекой казарки (Branta leucopsis) с середины прошлого века выросла в целых десять раз. С другой стороны, теплолюбивые травы в тундре вытесняют ягель — группу медленно растущих лишайников, которыми питаются северные олени; для них это практически единственный зимний источник пищи.
Потепление, деревья и обильный корм приманивают в Арктику лесных животных. В арктической Аляске обосновались зайцы, лоси, а также звери, чья инженерная деятельность трансформирует целые экосистемы, — бобры. Привлеченный ростом деревьев и наличием незамерзающих участков воды в реках, канадский бобр (Castor canadensis) с начала века продвигался на север Аляски со средней скоростью 8 километров в год. На спутниковых снимках видно, что на реках северо-запада Аляски за это время возникло множество новых бобровых плотин. Запруды вызывают затопление тундры, застойное переувлажнение, таяние мерзлоты и в результате — выделение метана. Воздушная съемка в широком спектре показала, что поток метана из бобровых запруд в полтора раза больше, чем из других водоемов арктической Аляски. Положительные обратные связи глобального потепления порой очень хитро устроены: потепление в Арктике поддерживает рост деревьев, деревья привлекают бобров, бобры создают запруды и в результате способствуют выделению новых парниковых газов.
Великое переселение происходит и на суше, и в море. Из-за меняющейся температуры воды множество морских видов, от мельчайшего планктона до крупных животных, осваивают высокие широты, которые раньше были для них слишком холодными. Причем ареалы морских организмов сдвигаются к полюсам в несколько раз быстрее, чем на суше: со средней скоростью 6 километров в год.
Вдоль берегов Европы смещаются на север ареалы ценных промысловых видов: атлантической трески, пикши, скумбрии. Последнее время увеличиваются их популяции в Норвежском и Баренцевом морях. Однако это не значит, что рыбы станет больше. С переселением этих видов привычные районы вылова будут сокращаться, как уже давно происходит с популяцией трески в более южном (несмотря на название) Северном море. В Тихом океане происходит такое же «освоение Арктики». Тихоокеанская треска, минтай и камбала в Беринговом море двигаются на север, ближе к арктическим берегам Аляски.
Арктические воды становятся новым домом для горбуши, одной из самых многочисленных лососевых рыб. Горбуша родом с северных берегов Тихого океана, но люди также завезли ее в Европу. Северный Ледовитый океан сейчас теплеет и освобождается ото льда, так что обе популяции горбуши — азиатская и европейская — плывут на север вдоль берегов Арктики. В какой-то момент они должны встретиться где-то на побережье Восточно-Сибирского моря, и тогда непрерывный ареал будет покрывать всё северное побережье Евразии, от востока до запада.
Новые районы для лова горбуши? Потенциально — да, но уж слишком далекие и неудобные. Промышленное рыболовство в Арктике пока не развито, да и популяция горбуши вряд ли скоро достигнет там достаточной плотности. При этом расселение горбуши может приносить и проблемы. Например, Исландия пытается сдерживать её распространение, опасаясь, что чужак будет конкурировать с традиционной для исландских рыбаков (и в несколько раз более дорогой) дикой сёмгой.
Другая ценная лососевая рыба — кета тоже мигрирует из-за глобального потепления, уходя от берегов Кореи и Японии в северную часть Японского моря. В Японии рыбзаводы стабильно выпускают молодь кеты в реки. Обычно проходные лососи (к которым относится кета) возвращаются из моря на нерест в те реки, где они появились на свет, однако теперь из-за потепления кета не желает возвращаться. Уловы в Японии снизились более чем вдвое по сравнению с 1990-ми годами, зато на Курильских островах численность кеты, наоборот, растет.
***
Не только отдельные виды, но и целые биоклиматические зоны по всей Земле перемещаются под влиянием потепления. Экосистемы Крайнего Севера в процессе этого великого сдвига оказываются действительно крайними: отступать дальше на север им некуда. На месте арктических пустынь, практически лишенных растительности, постепенно развивается покрытая мхами и лишайниками тундра. В южную тундру тем временем проникают деревья, постепенно превращая ее в лесотундру. Горы повторяют этот глобальный процесс в миниатюре: теплолюбивые растения и животные поднимаются все выше по склонам, вытесняя специфическую высокогорную биоту.
Положительные обратные связи глобального потепления порой очень хитро устроены: потепление в Арктике поддерживает рост деревьев, деревья привлекают бобров, бобры создают запруды и в результате способствуют выделению новых парниковых газов
В России в течение XXI века хвойные леса с юга будут частично замещаться лиственными лесами умеренного климатического пояса*По сценарию RCP 8.5 площадь вечнозеленых хвойных лесов в России к концу века может сократиться более чем вдвое, а площадь широколиственных лесов умеренного пояса — вырасти более чем вдвое.. Это не самые хорошие новости для лесного хозяйства, поскольку для производства стройматериалов больше подходят хвойные породы деревьев.
В то же время в сухих регионах Азии, Африки, Северной и Южной Америки часть лесов сменится степями и саваннами (или их аналогами на этих континентах). К изменению климата здесь добавляется влияние более частых пожаров, после которых лес не сможет восстановиться в новых климатических условиях. Например, на западе США примерно половина территорий, которые сейчас покрыты лесом, к концу XXI века может быть замещена травами и кустарниками.
***
Раз теплолюбивые виды поселяются в регионах, которые раньше были для них слишком холодными, а природные зоны постепенно смещаются в более высокие широты, можно было бы ожидать, что будут расширяться и тропические леса. Во время предыдущих потеплений в истории Земли происходило именно так. Расширение тропических лесов стало бы действительно положительным последствием изменения климата для биосферы, поскольку среди всех экосистем суши именно они поддерживают наибольшее биоразнообразие, обладают колоссальной биологической продуктивностью и даже сами могли бы немного смягчить глобальное потепление (о влиянии лесов на круговорот углерода мы поговорим в четвертой главе).
Однако в нашем случае надеяться на распространение тропических лесов, увы, не стоит. Чтобы тропические леса расширяли свою географию, для них по крайней мере должно быть свободное место. Сейчас же в тропических широтах по всему миру уже изрядно сократившиеся участки естественных лесов окружены ландшафтами, созданными человеком. Их обступают рисовые поля, плантации фруктовых деревьев, масличной пальмы, каучуконосной гевеи и других товарных культур, расчищая место под которые люди уже вырубили миллионы гектаров тропических лесов. Если изменение климата в каких-то регионах и способствовало бы их расширению, чаще всего тропическим лесам просто некуда расширяться.
И даже если свободное место есть, тропические леса зачастую оказываются весьма привередливыми. Во время экспедиции в южном Вьетнаме я видел участки, на которых биологи в 1990-х годах ради эксперимента попытались возродить тропический лес. На краю национального парка Донгнай, на заброшенном сельскохозяйственном поле, которое когда-то было лесом, люди высадили два десятка видов местных тропических деревьев. Уже через пару лет почти половина саженцев погибла. Несмотря на заботу человека об этих посадках, спустя тридцать лет они представляют собой лишь жалкое подобие раскинувшегося рядом естественного тропического леса. Неподалеку пустуют несколько гектаров бывших сельскохозяйственных полей, на которых люди не высаживали деревья, и там у тропического леса нет шансов — эти земли покрылись трехметровой слоновой травой (Pennisetum purpureum), в густых зарослях которой не получится прорасти ни одному дереву.
Подобную ситуацию можно наблюдать во многих тропических регионах, где леса с богатым биологическим разнообразием даже при помощи человека восстанавливаются очень медленно или отказываются расти совсем. Если учесть, что в последние десятилетия люди вырубали тропические леса с намного большим энтузиазмом, чем сажали, прогноз изменения их площади на ближайшее будущее не самый утешительный.
Проблема с «переездом» касается не только тропических лесов. Многие животные и растения в результате изменения климата окажутся вне привычных климатических условий, но при этом не смогут присоединиться к «великому переселению природы». Если среда будет меняться слишком быстро, организмы, неспособные к быстрому размножению и распространению, просто не успеют адаптироваться или мигрировать в соседние области. Особенно это касается редких видов, зажатых в границах заповедных территорий. Пространство вокруг их маленького защищенного ареала уже освоено человеком, так что им некуда переезжать. Прогноз для тридцати тысяч биологических видов, населяющих экосистемы по всей Земле, показал, что при жестком сценарии потепления лавинообразная утрата локального биоразнообразия в тропических лесах начнется уже в середине нашего века и будет постепенно распространяться в более высокие широты.
Подробнее читайте:
Чернов, Тимофей Иванович. Прогноз погоды на сто лет. Как меняется климат Земли и что с этим делать / Тимофей Чернов. — М. : Фитон XXI, 2024. — 176 с. : ил. + 16 с. цв. вкл.