Климатические_условия_распространения_лесов

Воздействие изменения климата на леса России

Распространение, породный состав и продуктивность лесов в значительной степени определяются климатическими условиями, в первую очередь температурой воздуха и количеством осадков. Климат позволяет расти лесам далеко не везде, в России они могут произрастать примерно на 70% территории страны. Северная граница распространения лесов зависит от средней годовой температуры воздуха: там, где становится слишком холодно, леса сменяются тундрой через переходную полосу лесотундры. Положение южной границы распространения леса (там, где лес переходит в степь) определяется количеством осадков. Южная граница леса проходит по территории России в европейской части и Западной Сибири, в то время как в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке она, как правило, находится несколько южнее государственной границы России.

Помимо климата на лесистость (отношение площади лесов к общей площади региона) значительное влияние оказывают рельеф местности, почвы, наличие водоемов и хозяйственная деятельность человека.

Лесистость регионов России [по ЕМИСС, 2014]

В освоенных регионах лесистость снижается, поскольку на месте бывших лесов располагаются сельскохозяйственные угодья, поселения, дороги и прочие объекты инфраструктуры. Лесистость регионов России варьирует от о,2% (Республика Калмыкия) до 83% (Иркутская область) (рис. 14). Средняя лесистость территории Российской Федерации равна 46%.

Как изменения климата воздействуют на распространение и разнообразие лесов?

Поскольку распространение лесов тесно связано с характером климата, наличие устойчивых климатических трендов приводит к сдвигам границ распространения леса и изменениям видового состава лесообразующих пород. Наиболее ярко такие сдвиги проявляются на северной границе распространения леса. На Полярном Урале деревья и кустарники поднимаются выше по склонам гор [Шиятов, 2009], осваивая пояс горных тундр (рис. 15). Верхняя граница распространения лиственничных деревьев за последние 80-90 лет поднялась вверх в среднем на 35-40 м (а в некоторых регионах и на 50-80 м). Продвижение кустарников вверх по склону на 50 м и более отмечено в Хибинах на Кольском полуострове (Мурманская область).

Южная граница леса тоже меняется. В лесостепной и степной зонах европейской части России наблюдаются усыхания дубрав, в основном из-за летних засух. В Байкальском регионе отмечаются ситуации, когда сосновые леса наступают на степные участки, что объясняется увеличением количества осадков. Таким образом, сдвиги южной границы леса определяются не только ростом температуры, но и изменением режима увлажнения.

В лесах России в последние десятилетия изменяются площади некоторых доминирующих древесных пород, причем эти изменения можно сопоставить с климатическими трендами [Замолодчиков, 2011]. Так,

Изменения растительного покрова на Полярном Урале [Шиятов, 2009]

Рис. 16. Изменения по регионам России площадей еловых и дубовых лесов за 1988-2009 гг. [Замолодчиков, 2011]

площади дубрав сокращаются в лесостепных регионах Европейской России и, наоборот, увеличиваются севернее, в зоне южной тайги (Рис. 16). Почти по всей России идет сокращение площадей еловых лесов, временами принимающее характер массовых усыханий. Чувствительность ели к потеплению климата связана с поверхностным характером ее корневой системы. Потепление на фоне вариаций осадков снижает влагообеспеченность, что ослабляет в первую очередь высокие деревья старшего возраста. Ослабленные участки ельников подвергаются нашествию короеда-типографа и других вредителей, что приводит к массовой гибели деревьев. Молодые ельники не столь чувствительны к недостатку влаги. Площади ельников увеличиваются в средней полосе европейской части России за счет проведения лесных посадок на местах вырубок.

Создать точный прогноз, каким будет распространение лесов через несколько десятков или сотен лет, пока невозможно. И причина здесь не в том, что отсутствуют адекватные средства прогноза. К настоящему времени разработано большое число глобальных и региональных моделей, позволяющих дать прогноз пространственного распределения растительного покрова при известных климатических условиях. Но эти условия как раз и неизвестны, поскольку будущие климатические изменения будут зависеть от того, какими будут антропогенные выбросы парниковых газов. Потому обычно прогнозы приводятся для совокупности сценариев, предполагающих разные варианты динамики выбросов и роста глобальной температуры.

Рассмотрим изменения ряда типов растительного покрова к 2100 г. при осуществлении климатического сценария RCP8.5 [Yu et al., 2014]. Согласно этому сценарию, температура приземного слоя воздуха вырастет на 4°С. Среди всех других типов растительного покрова наиболее масштабные изменения коснутся таежных лесов Евразии и Северной Америки (Рис. 17). Хвойные леса исчезнут или сильно сократятся почти на всей территории Европы и Западной Сибири, за исключением самых северных частей этих регионов, ныне занятых тундрами и лесотундрами. В Восточной Сибири и на севере Дальнего Востока покрытие хвойХвойные бореальные леса

Умеренные листопадные леса

• 180° 90°W 0° 90°Е 180°
• 180° 90°W 0° 90°Е 180°

Вечнозеленые тропические леса

• 180° 90°W 0° 90°Е 180°
• -40 -30 -20 -10 -5 0 5 10 20 30 40

Рис. I/.

Изменение (% земного покрытия) типов растительного покрова к 2100 г. при климатическом сценарии RCP8.5 [Miao et al., 2014]

ных лесов, наоборот, возрастет. Эти регионы расположены на вечной мерзлоте и ныне заняты редкостойными лесами из лиственницы. На фоне потепления увеличится сомкнутость этих лесов, кроме того, постепенно появятся и другие хвойные породы.

В средней и северной полосах Европейской России, а также по югу Западной Сибири расширится покрытие умеренных листопадных лесов. Дуб, клен, липа и другие широколиственные породы станут замещать исчезающие хвойные леса. Однако на эту зону приходится и расширение покрытия травяных экосистем, то есть лугов и степей. Следовательно, в этой зоне станут распространяться лесостепные ландшафты. В восточноевропейских странах и лесостепной зоне Европейской России пройдет сокращение покрытия листопадных лесов и расширится представленность степных экосистем. В районах, прилегающих к Черному и Каспийскому морям, сократится покрытие всех типов растительного покрова, то есть активизируются процессы опустынивания.

Прогнозные изменения распространения лесного и других типов растительного покрова вполне согласуются с представленными выше натурными свидетельствами влияния климатических изменений налеса.

Существующие сдвиги — наступление тайги на тундру, гибель ельников в таежной зоне, усыхание дубрав лесостепи — при дальнейшем развитии приведут к той картине изменений растительного покрова, которая представлена на рис. 17. Вызванные потеплением изменения покрова вечнозеленых тропических лесов не выглядят столь масштабными в сравнении с бореальными и умеренными лесами.

Источник

Климат и распространение лесов

Закономерности распространения растительности в связи с климатом установлены А. Гумбольтом в начале XX в. Границы распространения лесов, их состав и продуктивность определяются такими ведущими климатическими факторами, как тепло и осадки, их количеством и соотношением.

Северная граница распространения лесов совпадает с июльской изотермой +10 °С, т. е. основным ограничивающим фактором распространения лесов на север является недостаток тепла, особенно в почве. Он ограничивает не только рост вегетативных органов, но и семеношение (на северной границе семена созревают редко, иногда 1 раз в столетие).

На распространение лесов кроме тепла и осадков влияют и другие климатические условия, например абсолютные амплитуды температур, сухость воздуха и ветры, вызывающие потерю растениями влаги. Так, если на севере европейской части России на границу с тундрой выходят ель и сосна, то в Сибири — только лиственница.

Южная граница распространения лесов также связана с климатом и совпадает с линией, соединяющей географические точки, в которых отношение количества испарившейся влаги с водной поверхности к количеству осадков равно 1,1. Южнее для возобновления леса уже не хватает влаги.

Лесными зонами называют значительные по территории естественные ландшафты с преобладанием древесной и кустарниковой растительности.

Выделяют следующие лесные зоны: бореального, умеренного, субтропического, тропического, субэкваториального, экваториального поясов. Лесные зоны распространены в условиях достаточного или избыточного увлажнения. Самым типичным для произрастания лесов является влажный, или гумидный, климат.

Влажный климат — это климат с избыточным увлажнением, когда осадки превышают сумму влаги, идущей на испарение и просачивание в почву, а избыток влаги удаляется речным стоком, что способствует развитию эрозионных форм рельефа.

Различают два типа гумидного климата: полярный — с многолетней мерзлотой и фреатический — с грунтовыми водами.

Лесные зоны умеренных поясов Северного и Южного полушарий включают в себя таежную зону, зоны смешанных, широколиственных и муссонных лесов.

Характерной чертой лесных зон умеренных поясов является сезонность природных процессов. Здесь распространены хвойные и листопадные леса с относительно простой структурой и небольшим биологическим разнообразием. Из типов почвообразования преобладают подзолистый и буроземный. Занимаемая площадь — 0,76 млрд га в пяти регионах мира:

• • восточная часть Северной Америки;
• • большая часть Европы;
• • восточная часть Азиатского субконтинента;
• • небольшая часть на Ближнем Востоке;
• • небольшая часть в Патагонии (Чили).

Лесорастительная оценка климатов с точки зрения их лесорастительных потенций важна для разработки и реализации стратегических задач по ведению лесного хозяйства, направленных прежде всего на повышение продуктивности лесов. Для этого предложено много методов. Рассмотрим некоторые из них.

• 1. Немецкий ученый Г. Майр показал, что лес крупными массивами может произрастать, когда за 4 месяца вегетационного периода (май, июнь, июль, август) средняя температура воздуха составит более +10 °С, относительная влажность воздуха — не менее 50 %, количество осадков — не менее 50 мм.
• 2. Радиационный индекс сухости М. И. Будыко: где R — радиационный баланс за год; L_R — количество тепла, необходимое для полного испарения годовой суммы осадков.

Если отношение тепла к осадкам, выраженное в скрытой теплоте испарения, равно 1, значит осадков выпадает столько, сколько их может испариться при количестве тепла в данном районе.

Для леса оптимальным является диапазон К 0,8—1,2 (если больше, наблюдаются излишек влаги и недостаток тепла, вызывающие негативные лесорастительные последствия; а если меньше — засушливость условий и излишки тепла). Для северной тайги этот коэффициент составляет 0,56—0,6; для средней тайги 0,6—0,75; южной тайги 0,75—0,85; для подзоны хвойношироколиственных лесов 0,9; лесостепи 0,9—1,3.

3. Гидротермический коэффициент (ГТК) С. Т. Селянинова: где ХО — сумма осадков за вегетационный период; XT — сумма температур свыше 10 °С за вегетационный период.

Оптимальные условия для развития леса складываются при коэффициенте около 1. Коэффициент менее 1 свидетельствует об избытке тепла и недостатке влаги, более 1 — о недостатке тепла и избытке влаги.

4. Для различных регионов ученые предложили и другие уравнения зависимости роста насаждений разных пород от годовой суммы осадков, суммы эффективных температур более 10 °С, продолжительности вегетационного периода, суммы температур более 5 °С и других климатических характеристик.

Источник