Лес и климат – Изменение климата и связь с сохранением лесов — всероссийский экологический урок

Климат и энергетика | Лес и климат

Факт влияния лесов на климат и то, что они сами находятся под воздействием изменений климата, не вызывает сомнений: этой теме уделяется детальное внимание во Втором оценочном докладе Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации и в Пятом оценочном докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата (Fifth Assessment Report, vol. 2. Climate Change 2014, Impacts, Adaptation and Vulnerability). Однако картина взаимодействия не столь проста и иногда обрастает слухами и суждениями, которые должны быть четко отделены от научного взгляда на проблему. Особенно важно сделать это в контексте крупномасштабных решений, в частности разработки правил реализации Парижского соглашения ООН и соответствующих национальных мер.

Есть ряд вопросов, которые на уровне научных статей и докладов проработаны уже достаточно хорошо, однако у представителей широкой аудитории встречаются ложные представления о влиянии лесов на климат. Всегда ли идущие в лесу процессы приводят к изъятию (абсорбции, или стоку) СО

2 из атмосферы? Насколько леса России важны с точки зрения глобального баланса СО₂ и влияния на него человека? Являются ли они существенным источником кислорода для всей планеты? Что означает «максимально возможный учет поглощающей способности лесов», который Россия поставила условием выполнения своих обязательств в рамках нового климатического договора? Можно ли «спасти» планету с помощью посадки лесов? Что нужно делать?

Леса России и даже всего мира не могут быть «спасением» от антропогенных выбросов парниковых газов, а глобальной проблемы нехватки или сокращения источников кислорода не существует в принципе. С точки зрения глобального баланса СО₂ России важно не нарастить сток углекислого газа (это нереально), а по максимуму сохранить нынешний уровень поглощения примерно 600 млн т СО₂ в год, которые составляют лишь 1,2% глобальных антропогенных выбросов парниковых газов, но компенсируют более 20% от нынешних выбросов в секторах экономики страны.

«Максимально возможный учет поглощающей способности лесов», в новом соглашении ООН, безусловно, необходим, но за этим не должны стоять меркантильные соображения: наиболее ценные леса нужно сохранить как уникальный природный объект. Таким образом, задача борьбы с изменением климата фактически идентична цели сохранения наиболее ценных лесов и экологически грамотного ведения лесного хозяйства.

wwf.ru

Лес, климат и человек — Аналитика Лесной промышленности

Леса и климатические зоны

Лес и климат – понятия взаимозависимые. Да, леса – это настолько значительная по своим размерам экосистема, которая не может не оказывать влияния на климат, и в то же время, климатические условия определяют видовое разнообразие лесов, его географическое распространение. Климатические зоны опоясывают земной шар, по их характерным признакам выделяют типы климата. Рассмотрим, какие породы деревьев и виды леса приспособились к тому или иному климату.

Тундра

Средняя температура в этой зоне, в самый теплый месяц в году колеблется от 0 до 12 °С. Сильные ветра, каменистая и малоплодородная почва заселена низкорослыми растениями и мхами. Типичная тундровая растительность приспособилась выживать в тяжелых климатических условиях, корневая система растений не проникает в глубокие слои почвы, а низкие стволы деревьев в зимнее время укрыты снегом, предохраняющим их от вымерзания в жестокие арктические морозы. Карликовые березы и арктические ивы подчас ниже высотой, чем обыкновенные подберезовики. Травы, мхи и кустарники – вот основная растительность тундры, леса как такового в этом климатическом поясе нет.

Тайга  

Климат тундры плавно переходит в таежную зону. Видовое разнообразие здесь значительно больше — хвойные и лиственные леса занимают огромные территории. Практически все виды хвойных пород деревьев и неприхотливые лиственные виды населяют таежное пространство. Ели, пихты, сосны и кедры простираются на десятки и сотни километров, по берегам рек произрастают березы, осины, верба. Почву покрывают мягкие мхи и ягодные кустарники. Температура воздуха летом в таежном климате немного выше тундровой – в среднем до 20 °С.

Умеренная климатическая зона

Леса этой зоны составляют почти половину от общего количества лесов на планете. Средняя температура воздуха летом в умеренной зоне достигает 22 °С. Зима здесь не слишком холодная, а лето не жаркое – вот благоприятные условия для произрастания огромного количества древесных пород и иных растений. Густые леса стали домом сотням видам животных. Ясени, вязы, орешник, дубы и буки – эти породы деревьев издревле используются человеком.

Муссонный климат

Муссонный климат предполагает малоснежную зиму и обилие осадков в теплое время года. Эти территории занимают густые лиственные леса, с рослыми кустарниками, плющами и травяным покрытием почвы. Бамбук, магнолии, камфорные деревья, лавры и магнолии – вот лишь малая толика названий тех пород, что можно встретить в этом теплом и влажном климате.

Степи

Климат степей – засушливый и жаркий. Средняя температура летних месяцев колеблется от 20 до 35 °С, количество осадков в этот период может достигнуть 400 мм. Лесов как таковых в степной зоне нет, здесь преобладает травянистая растительность, иногда встречаются отдельные группы лиственных деревьев.

Средиземноморский климат

Типичный климат средиземноморья — это жаркое лето с низким количеством осадков и зима, с высоким количеством осадков и редкими снегопадами. В условиях летней засушливости хорошо развиваются вечнозеленые жестколистные породы деревьев. Мирт, фисташковые деревья, дикие маслины, колючие вьющиеся растения и травы растут на местах, свободных от фруктовых плантаций и полей.

Субтропики

Субтропики бывают сухими и влажными. Среднемесячная температура в пик холодного периода от 2 до 10 °С, с большим количеством осадков. На пространстве сухого субтропического климата распространены дикие плодовые деревья, сосны, можжевельник и колючие кустарники.

Влажные субтропики располагают благодатными условиями для многих видов древесных пород: обилие солнечного тепла, глубокий почвенный слой дает возможность произрастать самым разным растениям. Субтропические влажные леса многоярусные – здесь идет борьба за солнечный свет. Из древесных пород распространены бук, каштан, дуб, граб, а также вечнозеленые кустарники и плющи.

Но и это не вся классификация: свои климатические условия имеют пустыни – субтропические и внутриматериковые, саванны и влажные тропики. Леса распространяются в зависимости от температуры воздуха и влажности, обилия осадков и достаточности солнечного тепла и света. Климатические зоны с суровыми условиями и преобладанием хвойных лесов не могут похвастать разнообразием древесных пород, в отличие от теплых и влажных районов.

Жизненный цикл растений состоит из противоположных по значению действий – поглощение и выделение. Именно он, оказывает влияние на климат не только конкретных климатических зон, но и всей планеты.

Фотосинтез

Каждый школьник знает, что растения способны поглощать углекислый газ из воздуха. Это их удивительное дыхание, процесс, названный фотосинтезом. В чем же он заключается? Ведь благодаря именно этому химическому процессу на Земле появились условия для появления жизни. Фотосинтез – это еще один круговорот в природе, основанный на влиянии солнечного света и способности растений поглощать и выделять, это процесс, благодаря которому леса не только дарят жизнь всему живому, но и могут влиять на климат планеты.

Жизненно-важными для растений являются – свет, тепло и влага. Воду растения берут из почвы, а углекислый газ – из воздуха и связывают их, образуя органическое вещество. При этом химическом процессе в воздух выделяются молекулы двухатомного кислорода, и важным катализатором является именно присутствие солнечного света. Ученые выяснили, что при увеличении концентрации углекислого газа в атмосфере, растения способны увеличивать его поглощение.

 Зная все это, становится ясно, что разведение лесов и бережное отношение к имеющимся – вот рецепт насыщения воздуха кислородом и поглощения большего количества углекислого газа. Возможно, это один из способов или часть способа, как избежать глобального потепления. Но вспомним о массовой гибели лесов в пожарах и при других стихийных бедствиях, об «обезлесевании» в результате промышленной деятельности человека, об уменьшении лесных массивов из-за изменений климата.

Лесной массив, в котором поглощение углекислого газа примерно равно его выделению формируется на протяжении до 600 лет. Но в течение всего этого времени лес активно занимается поглощением этого газа из воздуха.. Поэтому именно восстановление лесов считается основной альтернативой иным, более сложным и затратным способам борьбы с глобальным потеплением. Несмотря на острую необходимость в сохранении площадей лесных массивов, их территории продолжают сокращаться.

Вымирание леса

К сожалению, если бы сохранность леса зависела только от упорядочивания деятельности человека, проблема не была бы такой острой. Причиной вымирания можно назвать комплекс условий, который угнетает развитие растений, делает его невозможным.

В большей степени, чем что-то еще оказывают влияние кислотные дожди. Сжигание мусора, работа электростанций, выбросы в атмосферу в результате деятельности всевозможных производств и эксплуатации автомобилей – вот причины попадания в воздух химических элементов, которые вступают в реакцию с водой или с кислородом, а затем выпадают на землю в виде осадков – агрессивных дождей. Не секрет, что выбросы в атмосферу рано или поздно окажутся в почве и в растительности, именно они меняют состав почв, повреждают корни и листья. Остальные условия не настолько необратимы, но также вносят свою лепту в гибель растений – это всевозможные бактерии, грибы, вырубки, развитие сельского хозяйства, изменения климата и пожары. Тысячи гектар леса сгорают каждый год, но можно ли восстановить их за такой короткий срок? Или быть может, есть возможность защитить леса от гибели?

Защита леса

Защитой леса целенаправленно занимаются различные организации, действующие и под государственным управлением и на общественных началах. Все эти объединения руководствуются Конституцией РФ, Законом об охране окружающей среды, Декларацией ООН и иными нормативными актами российского и международного значения.

На местах защитой лесов занимаются лесные хозяйства, лесники и егеря. Закрепленная за лесным хозяйством территория регулярно осматривается с воздуха, проводятся пешие рейды – это позволяет своевременно обнаружить очаг возгорания и принять противопожарные меры. Сухостой и сброшенные ветрами сухие ветви с деревьев также могут стать причиной пожара в жаркую погоду, поэтому в обязанности лесников входит очистка леса от сушняка. Еще одна опасность для живых деревьев – гниющие стволы старых, поваленных деревьев. Они — источники заражения растений бактериями и грибами.

Территории, выгоревшие в результате пожара, огромными, черными, некрасивыми пятнами разбросаны по лесному массиву. Лесные хозяйства «оживляют» эти места, засаживая их молодыми деревцами.

Высадка саженцев – мера необходимая и важная. Деревья роняют массу семян в почву, но их львиная доля перепревает в слое сухих листьев и перегноя. Эту проблему решают с помощью специального проращивания семян.

Обычно, лесные хозяйства оборудованы теплицами для прорастания семян деревьев. Они прорастают в благоприятных условиях, а затем, высаживаются в открытый грунт. Большую помощь в этой работе оказывает местное население и школьные трудовые бригады.

Беречь лес – задача многогранная, состоящая из многих ступеней решения проблемы. Здесь важно все – от экологии и землепользования до действий каждого конкретного человека. В вопросе защиты лесных массивов действует правило: «Сохранить легче, чем создать новое». Тем более, что природа способна позаботиться о себе сама, как это было тысячи лет, на протяжении веков. Ограничение влияния техногенных производств на окружающую среду и ответственное отношение людей к природному окружению заметно преобразит сложившуюся ситуацию в лучшую сторону. 

wood-prom.ru

Лес и климат — Выживание в дикой природе и экстремальных ситуациях

Леса перехватывают приходящие и отражающиеся солнечные лучи. Тепловая часть лучей используется деревьями и почвой на нагревание воздуха и на испарение, значительная часть лучис­той энергии рассеивается в атмосфере.

Древесные породы не одинаково отражают лучистую энер­гию, например, хвойные леса 14%, лиственные 17—18%,а ело­вые старые леса на Валдае — всего 9%. Через полог листен-ного леса проникает днем к почве до 20% солнечного излуче­ния. Под пологом леса всегда бывает прохладно. Температура воздуха здесь в летний день может быть ниже на 10°, чем в без­лесной местности, а ночью выше.

Лесная подстилка полностью использует получаемое тепло на ее нагревание и мало пропускает его в почву.

В солнечном луче, помимо видимого спектра, есть еще не­видимые инфракрасные и ультрафиолетовые лучи — они вызы­вают повышение температуры. Особенно важны для растений ультрафиолетовые лучи, так как влияют на рост и деление клеток.

Лес снижает скорость ветра, служит преградой для переме­щающихся воздушных масс. За 1 км до леса массы воздуха на­чинают плавно подниматься и частично проходят над лесом.

Чем гуще лес₍ тем меньше заметен в нем ветер. В густых лесах скорость ветра не превышает 2% его скорости на откры­том месте. Чем ближе к верхушкам деревьев, тем скорость ветра больше. В окружающих лес полях снижение скорости вет­ра заметно на расстоянии, равном двадцатикратной высоте леса.

Чем меньше скорость ветра, тем меньше испарение воды с почвы. При снижении скорости ветра на 30% испарение сокра­щается на 20%. Это имеет огромное значение, так как чрезмер­ное испарение влаги может привести к отмиранию деревьев.

Не все деревья противостоят ветру. Сосна и дуб сопротив­ляются ветрам даже силой более 8 баллов. В еловых лесах вет­ровалы и буреломы — частое явление, случается, что и сосна, растущая на суглинках, под действием ветра ломается, так как древесина у нее при росте на глинистых почвах очень рыхлая.

Попутно следует отметить роль ветра в распространении лесных семян и опылении деревьев. Ветер разносит пыльцу де­ревьев на большие расстояния, иногда на 50—60 км и дальше. Семена березы разносятся ветром на 200—700 м, еловые се­мена зимой по насту уносятся от стен леса на 10—15 км.

Итак, мы знаем, что леса задерживают тепло и влагу, а чем меньше уносится с поверхности земли тепла и влаги, тем лучше климат. Даже редкая кустарниковая растительность препятст­вует сдуванию снега с поверхности почвы и также может скап­ливать снег. Прирусловые леса задерживают снег на ледяной поверхности реки и ее притоков, защищают их от промерзания до дна и тем самым создают необходимые условия для зимов­ки молоди лососевых и осетровых рыб.

В условиях севера, где леса прерываются огромными про­странствами тундры, например в Магаданской области, лес име­ет не менее важное значение.

Похожие статьи по выживанию:

survinat.ru

Изменение климата и влияние лесов

Современное потепление климата становится все более очевидным процессом вне зависимости от продолжающихся жарких дискуссий о его причинах. По оценкам IPCC, среднегодовая глобальная температура воздуха за 1905–2005 годы возросла приблизительно на 0,7 °С. В чем причина климатических изменений? Происходило ли уже нечто подобное на Земле? Каково влияние климата на состояние лесов и могут ли леса влиять на состояние климата?

Сложная картина изменений

Степень потепления отличается в разных районах земного шара. На территории России годовая температура растет более чем в 2 раза быстрее, чем в среднем по миру: за 1905–2005 годы она увеличилась на 1,5 °С. Температурные тренды различаются и в пределах российской территории: быстрее всего теплеет в Европейской России, на юге Западной Сибири, в Прибайкалье, Забайкалье и на северо-востоке Якутии. Помимо роста средних температур, изменяется и характер температурных аномалий. Опережающими темпами растут годовые максимумы и в особенности минимумы температур, сокращается число дней с аномально низкими и возрастает с аномально высокими температурами.

Более сложная картина изменений наблюдается для годовых сумм осадков. Как правило, в тех регионах, где осадков хватало и раньше, их становится больше, а там, где осадков было мало, они уменьшаются. На большей части территории нашей страны за последние 40 лет годовые суммы осадков возросли. Однако в некоторых регионах России, в частности на западе европейской части, юге Дальнего Востока, суммы осадков уменьшились, особенно в летнее время года.

Климатические изменения воздействуют на все типы растительного покрова суши и, конечно же, на леса. Как далеко заходили модификации лесного покрова при изменениях климата в прошлом, насколько они выражены в настоящее время, как будут идти в недалеком будущем? В какой степени леса, в свою очередь, влияют на климатические изменения и возможно ли бороться с глобальным потеплением с помощью управления лесами? Эти вопросы являются предметом многочисленных научных исследований, проводимых как в России, так и за рубежом. Имеются и примеры практических действий по управлению лесами с целью регуляции климата.

Временами изменения климата приводили к почти полному обезлесению Евразии и Северной Америки, временами зоны распространения лесов существенно превышали современные. Но ситуация изменилась в последние тысячи лет. Первенство в решении, быть или не быть лесу в данном месте, перешло к человеку.

Лесные ритмы в прошлом

В прошлом климат Земли испытывал неоднократные циклические колебания, временами было намного холоднее (что приводило к оледенениям), временами – значительно теплее, чем в настоящее время. Механизмы этих колебаний до сих пор являются предметом научных дискуссий, поскольку определяются сложным сочетанием космических, геологических и биосферных факторов. Климатическая история недавних ближайших геологических эпох (плейстоцена и голоцена) установлена вполне надежно, как и сопутствующие изменения растительного покрова. Посмотрим, как он изменялся в европейской части России за последние 150 тыс. лет.

Начало нашего рассмотрения приходится на максимум Московского оледенения, когда южная граница ледникового щита доходила до 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 плейстоценовой тундростепи вплоть до нынешних южных границ нашей страны. Массивы лесов в это время вообще отсутствовали!

Затем климат постепенно потеплел, и 125 тыс. лет назад наступил оптимум межледникового периода. В это время температура была на 2–3 °С выше современной (точнее, той, которая была характерной для середины XX века). Почти всю Европейскую Россию покрывали широколиственные леса, тайга узкой полосой тянулась лишь вблизи Северного, но не столь ледовитого океана. Добавим, что уровень моря тогда был намного выше, чем ныне, потому северные берега располагались южнее, а Скандинавия представляла собой остров.

Примерно 110 тыс. лет назад начался новый ледниковый период. В горах Скандинавии стал формироваться ледниковый щит. Похолодание было еще не самым сильным, но оно уже сказалось на перераспределении растительных зон. Север Европы заняли тундры, центральную часть – тайга, на юге сохранились широколиственные леса. За резким похолоданием последовал длительный период нестабильного климата, не успевшего серьезно изменить границы растительных зон.

Похолодание усилилось 70 тыс. лет назад. Ледниковый щит занял северную часть материковой Европы. Это оледенение получило название Тверского, по южной границе ледникового щита. Остальная часть Европы была покрыта тундрами, тундростепями и степями, леса можно было найти лишь в горах Южной Европы. А 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 растительности были степи и лесостепи.

Похолодание вернулось 41 тыс. лет назад и длилось почти 15 тыс. лет. Северная часть Европы подверглась Осташковскому оледенению, название которого опять же указывает его южную границу. При максимуме оледенения среднегодовые температуры были на 8–9 °С ниже современных. К югу от ледника простиралась полоса тундр, а вся остальная часть Европейской России была покрыта тундростепью. Климат был не только холоднее, но и существенно суше современного. Потому 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, ледниковый щит отступает к северу. Большая часть Европейской России покрывается тайгой, к югу от Курска и Саратова простираются степи, к северу от Санкт-Петербурга и Котласа – тундры. Однако ледниковый период еще напомнил о себе 11 тыс. лет назад, когда среднегодовые температуры стали на 4–5 °С ниже современных. И снова лесу пришлось отступить из Европейской России, уступив место полярным пустыням, тундростепям и сухим степям.

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 возвращается в Европу, причем характер лесного покрова постоянно меняется вслед за прогрессирующим потеплением. На промежуток от 7 до 5 тыс. лет назад приходится наиболее теплый и влажный периода голоцена. Температуры на 2–3 °С выше современных. Север Европейской России был покрыт тайгой, простиравшейся от Северного океана до линии Санкт-Петербург–Вологда, южнее находились широколиственные и смешанные леса. К югу от линии Курск–Ульяновск леса сменялись лесостепью и степями. 5 тыс. лет назад климат несколько похолодал и фактически стал близок к современному, хотя некоторые колебания присутствовали и в дальнейшем. Но климат уже перестал быть главным фактором, контролирующим ритмы лесного покрова. Ведь на сцену уверенно шагнул новый ведущий актер – человек.

На территории России годовая температура растет более чем в 2 раза быстрее, чем в среднем по миру.

Тенденции современности

Обратим внимание на температурные максимумы позднего плейстоцена (125 тыс. лет назад) и голоцена (5–7 тыс. лет назад). Они на 2–3 °С выше среднегодовых температур середины XX века. Именно такая климатическая ситуация сложилась в Европейской России в настоящее время, да и Сибири с Дальним Востоком при нынешних темпах потепления осталось ждать недолго. Понятно, что пока потеплению не хватает времени, чтобы сильно сказаться на характере лесного покрова, однако свидетельства его климатогенных изменений постепенно накапливаются в научной литературе.

Значительная часть таких свидетельств относится к северному пределу распространения леса. На Полярном Урале отмечена экспансия древесной и кустарниковой растительности в пояс горных тундр. В результате верхняя граница распространения лиственничных редколесий и сомкнутых древостоев за последние 80–90 лет повысилась в среднем на 35–40 м, максимально – 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 восточноевропейских тундрах. Граница распространения кустарниковой ивы продвинулась к северу, а густота и высота ивняков увеличилась. Увеличение сомкнутости древостоев и продвижение лиственницы в зону тундры отмечается в Северо-Сибирской низменности.

Южная граница леса тоже претерпевает изменения. Проблема деградации и усыхания дубрав лесостепной и степной зон европейской части России широко известна и активно обсуждается в научной литературе. Климатическими факторами этой деградации являются экстремально низкие зимние температуры, а также засухи. В Байкальском регионе, наоборот, наблюдается наступление сосновых лесов на степные экосистемы, что объясняется увеличением количества осадков.

Климатическое воздействие на леса зачастую имеет негативный характер вплоть до ослабления и гибели лесных насаждений. Доминирующей причиной гибели лесов в России являются лесные пожары. Неблагоприятные погодные факторы и повреждения насекомыми вносят следующие по значимости вклады в гибель лесов. Режимы лесных пожаров, ареалы и частота вспышек лесных вредителей тоже модифицируются климатическими изменениями, но эти темы заслуживают отдельного обсуждения. Здесь же обратим внимание на роль экстремальных погодных воздействий. К таким воздействиям относятся засухи, приводящие к усыханию лесных насаждений, ураганные ветры, провоцирующие 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. При сильном граде происходит повреждение коры ветвей, что приводит к заметному ослаблению древостоев и частичному их усыханию.

Информация по гибели лесов от погодных факторов собирается в государственной системе лесопатологического мониторинга. Имеющиеся сведения позволяют оценить интенсивность гибели лесов от погодных факторов (рис. 1). Повышенная интенсивность гибели лесных насаждений характерна для большинства областей Европейской России, а также Алтайского края, Оренбургской области и Хабаровского края. В субъектах северной части Сибири (Республика Саха, Красноярской край, Чукотский АО, Магаданская область) процесс невелик либо близок к нулю.

Состояние лесов во многом определяется региональными тенденциями изменения среднегодовых температур воздуха и годовых сумм осадков, о которых говорилось выше. Неблагоприятное сочетание тенденций характерно для Европейской России, где рост среднегодовых температур сопровождается уменьшением количества осадков. Именно здесь ныне регистрируются наиболее высокая интенсивность гибели насаждений от погодных факторов. Аналогичная ситуация наблюдается и на юге Дальнего Востока.

Рассмотренный пример показывает, что изменения лесного покрова в условиях меняющегося климата не всегда идут постепенно, а могут сопровождаться быстрой гибелью целых лесных массивов. Имеется два аспекта такого развития событий. С одной стороны, региональные климатические тренды 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 трендами чаще встречаются экстремальные погодные ситуации. И именно эти кратковременные, но мощные по воздействию события становятся непосредственной причиной гибели лесов.

Рис.1 Интенсивность гибели лесов от погодных факторов

Рис. 2 Современные изменения углеродного бюджета России

Что ждет нас в будущем?

Что же будет с лесным покровом в обозримом будущем? Этот вопрос ставится в популярном ныне направлении научного поиска, которое называется «биоклиматическое моделирование». Суть направления достаточно проста. Сначала исследуются зависимости пространственного распределения современного растительного покрова от комплекса климатических факторов, затем выбирается модель будущего климата, и прогнозируются сдвиги и переходы типов растительности.

Современное биоклиматическое моделирование – мощный и вполне надежный инструмент научного исследования, но главная проблема скрыта в достоверности исходных данных, т. е. в сценариях будущего потепления. Современное потепление связано с повышением содержания парниковых газов в атмосфере, в первую очередь диоксида углерода, что вызвано ростом эмиссий парниковых газов в результате сжигания ископаемого топлива и прочих процессов, связанных с развитием современной цивилизации. Климатический прогноз должен учитывать сценарии изменения эмиссий парниковых газов. А эти сценарии, в свою очередь, зависят от множества факторов, в частности роста народонаселения и экономики, технологического прогресса, действенности международных соглашений по ограничению выбросов и т. д. Как именно будет складываться ситуация с антропогенными эмиссиями парниковых газов в будущем, пока сказать нельзя. Потому любой прогноз будущих климатических изменений обладает высокой степенью неопределенности.

В 4-м докладе IPCC рассматривается набор сценариев роста эмиссий и для каждого из них дается свой прогноз климатических изменений. При сохранении существующих тенденций роста мировых эмиссий средняя глобальная температура к 2100 году повысится почти на 4 °C. Если же произойдет стабилизация выбросов парниковых газов, рост температуры составит не более 2 °C. Глобальные биоклиматические модели, рассмотренные в этом докладе, используют тот же набор сценариев. Согласно полученным прогнозам, из всех лесных регионов планеты наибольшие изменения будут происходить в бореальных и умеренных районах Евразии и Северной Америки за счет смещения на север границ лес–тундра и лес–степь. При повышении температуры на 4 °C отступление лесов с юга захватит всю территорию России и будет более масштабным, чем их продвижение на север. В частности, естественное обезлесение охватит почти всю среднюю полосу Европейской России и Западной Сибири. При повышении температуры на 2 °C обезлесение затронет лишь юг Западной Сибири, а общая площадь лесного покрова увеличится за счет распространения в современную зону тундр.

Имеются и более детальные биоклиматические прогнозы, построенные на региональном уровне. Например, исследователями из Института физики атмосферы РАН сделан прогноз изменений растительного покрова России при повышении глобальной температуры на 1 °C, которое ожидается к 30–50-м годам XXI века (напомним, что рост температуры в России будет выше глобального). Масштабного исчезновения лесов к этому времени не будет, за исключением относительно небольших площадей сосняков в Волжско-Вятском междуречье и верхнем течении реки Обь. Однако процессы трансформации растительных сообществ начнутся на 70 % площадей сосняков и 50 % – ельников. Менее чувствительны к потеплению смешанные леса и дубравы (трансформации стартуют на 20 % площади), а самыми устойчивыми будут лиственничные леса Восточной Сибири (5 % трансформаций). Эти результаты вполне сопоставимы с глобальным прогнозом IPCC, предсказывающим исчезновение к 2100 году 30 % сосновых и еловых лесов.

Леса России могут стать мощным источником углекислого газа для атмосферы. Это, в свою очередь, может еще больше усилить процесс потепления.

Воздействие леса на климат

Воздействие климатических изменений на леса проявляется как в геологической истории, так и в современности. Однако существует и обратное влияние леса на климат, которое обусловлено различными свойствами лесного покрова. Например, наличие леса изменяет отражающие свойства земной поверхности, тем самым модифицируя количество тепла, поглощаемое поверхностью в светлое время суток. Лес влияет на гидрологический цикл и испаряемость, делая климат региона более мягким и влажным. В лесу дольше задерживается снежный покров, сглаживая весенние скачки температуры и снижая риски весеннего половодья. Но, пожалуй, важнейшее свойство лесов, сказывающееся на глобальном климате, связано с осуществлением углеродного цикла. Одна из стадий этого цикла проходит через углекислый газ атмосферы, повышение концентрации которого, как мы уже отмечали, и является главной причиной современного потепления.

В процессе фотосинтеза из атмосферы поглощается и сохраняется в растительной биомассе углерод, а атмосфера обогащается кислородом. В средствах массовой информации леса называются «легкими планеты», однако газообмен леса с атмосферой не столь прост. Помимо фотосинтеза, в лесных экосистемах происходит разложение органического вещества, т. е. дыхание. Дышат многочисленные животные, поедающие растительную биомассу, дышат грибы и бактерии, разлагающие мертвые растительные остатки и органическое вещество почвы, дышат сами растения. В старовозрастных лесах продуцирование кислорода и дыхание тесно сбалансированы, в результате годовой баланс углерода оказывается близким к нулю. Однако это не значит, что старовозрастные леса не играют роли в регуляции газового состава атмосферы. Просто период активного поглощения углерода в них миновал, а ныне они являются хранителями «законсервированного» углерода, т. е. того, который уже не может вызывать парниковый эффект. Лес хранит углерод в биомассе растений, в мертвой древесине валежа и сухостоя, в лесной подстилке и гумусе почвы. В бореальных лесах именно почва служит главным хранилищем углерода, в то время как в тропических – биомасса растений.

Молодые растущие леса по своему углеродному циклу отличаются от старовозрастных. Здесь продукционные процессы преобладают над разложением, за счет чего и происходит увеличение запасов углерода, обеспечивающее сток углекислого газа из атмосферы. Именно молодые леса в полной мере являются зелеными легкими планеты.

Теперь рассмотрим цикл углерода лесов на региональном уровне. Леса подвержены различным нарушающим воздействиям: рубкам, лесным пожарам, вспышкам вредителей, ветровалам и т. д. Эти воздействия приводят к гибели либо деградации лесов, потерям запасов углерода и эмиссиям углекислого газа в атмосферу. К счастью, потери запасов углерода лесами могут быть обратимыми. Если на вырубках, гарях и местах других нарушений начинают восстанавливаться молодые леса, происходит постепенная компенсация запасов углерода при росте биомассы и пополнении других хранилищ. Если же на местах нарушений происходят изменения землепользования, например конверсия в пахотные земли, то компенсация потерь отсутствует.

Вернемся к углеродному циклу лесного региона и допустим, что изменений землепользования не происходит. При постоянстве уровня нарушающих воздействий происходит адаптация совокупности лесов региона, возникает устойчивое соотношение площадей лесов различного возраста. Суммарные для региона запасы углерода лесов стабилизируются, а региональный баланс углерода лесов приближается к нулевому (потери с нарушениями компенсируются приростами запасов углерода в молодых лесах). Если уровень нарушений со временем увеличивается, то леса начинают терять углерод и превращаются в источник углекислого газа. Если снижается – леса обретают способность к поглощению дополнительного количества углерода. Таким образом, уровень нарушающих воздействий становится рычагом, который управляет бюджетом углерода лесов. Этот рычаг уже в течение нескольких тысячелетий контролируется в первую очередь человеком.

Для примера рассмотрим современные изменения углеродного бюджета лесов России (рис. 2). В конце 1980-х годов леса России ежегодно поглощали из атмосферы около 70 млн тонн углерода в год. В середине 1990-х годов имело место резкое увеличение поглощения углерода. Ныне годовой сток углерода из атмосферы в леса России близок к 210 млн тонн.

Вполне правомерен вопрос: с чем же связаны столь выраженные изменения углеродного бюджета лесов России? Для ответа достаточно рассмотреть динамику суммарных объемов лесозаготовок. В 1958–1989 годах годовой объем заготовок древесины в лесах нашей страны был близок к 350 млн м3. В период социально-экономических реформ начала 1990-х годов объемы лесопользования упали до 150 млн м3 в год и фактически стабилизировались на этом уровне. Лишь в самые последние годы наблюдается небольшой рост объемов заготовки древесины. Изменения режима лесопользования являются основной причиной недавнего роста поглощения углерода лесами России. Стабильность объемов лесозаготовок в 1960–1990 годах привела к возникновению устойчивой возрастной структуры российских лесов, которая обеспечивает прирост древесины, компенсирующий ее изъятие с лесозаготовками. Как уже отмечалось выше, в такой ситуации углеродный бюджет лесов не должен сильно отличаться от нулевого. При сокращении лесопользования прирост стал превышать изъятие, что привело как к росту запасов древесины в лесах, так и к усилению поглощения углерода.

Ну а в чем же здесь влияние климатических изменений, о значимости которых мы долго рассуждали в предыдущих разделах? Пока эти изменения проявляются разнонаправлено: расширение границ леса и увеличение скорости роста молодых насаждений на севере компенсируется ослаблением и гибелью насаждений на юге. Понятно, что при реализации сценария наиболее сильного потепления, при котором прогнозируется обезлесение средней полосы европейской части и Западной Сибири, леса России станут мощным источником углекислого газа для атмосферы. Это, в свою очередь, может еще больше усилить процесс потепления.

 

Ситуация в мире

К счастью, в настоящее время леса бореального и умеренного поясов являются глобальным стоком углерода. Дело в том, что в развитых странах, на территории которых находятся основные площади таких лесов, в XX веке в основном стабилизировалось население, устоялись формы землепользования, получили широкое распространение приемы и технологии устойчивого лесопользования. Во многих странах, особенно из состава Евросоюза, задачи устойчивого экологического развития стали приоритетными по отношению к экономическому росту. Все эти факторы во второй половине XX века привели к уменьшению нарушающих нагрузок на бореальные и умеренные леса, что, естественно, выразилось в увеличении ими поглощения углерода из атмосферы. Территории умеренного и бореального поясов планеты поглощают ныне около 1 млрд тонн углерода, тем самым замедляя рост содержания парниковых газов в атмосфере и снижая темпы потепления.

Роль лесов развитых стран в поглощении парниковых газов признается международными климатическими соглашениями, в частности Киотским протоколом. Развитые страны могут учитывать управление лесами в кадастрах парниковых газов. К сожалению, на этот учет наложены серьезные ограничения, в частности, Россия может зачесть не более 33 млн тонн углерода ежегодно, что в 6 раз меньше, чем современная величина поглощения углерода российскими лесами. С одной стороны, ограничения способствуют более активной деятельности по сдерживанию эмиссий в индустриальных секторах экономики. С другой – дискриминация учета лесных стоков мало способствует повышению значимости «углеродных» приоритетов в лесной политике.

Ну а что же творится с углеродным бюджетом тропических лесов? К сожалению, здесь ситуация складывается неблагополучная. Во многих развивающихся странах, обладающих значительными площадями тропических лесов, продолжается их сведение с последующей конверсией земель в иные типы землепользования, в первую очередь сельскохозяйственные. Этот процесс приводит к годовой эмиссии в атмосферу около 2 млрд тонн углерода. Именно поэтому вопрос сокращения эмиссий от обезлесения в развивающихся странах находится в центре внимания переговорного процесса по новому климатическому соглашению, идущему на смену Киотскому протоколу.

Отметим, что в целом углеродный бюджет территории тропического пояса близок к нулю. Существующие потери углерода от обезлесения компенсируются усилением поглощения углерода в сохраняющихся тропических лесах (возможно, здесь сказываются положительные эффекты глобальных изменений), а также восстановлением запасов углерода на ранее нарушенных территориях. Некоторые развивающиеся страны (Китай, Индия, Коста-Рика) самостоятельно, не ожидая внешней поддержки, проводят программы сохранения и восстановления лесов.

Значительная часть свойств лесного покрова определяется влиянием климата. Долгое время естественные климатические колебания были главной причиной ритмических изменений лесного покрова планеты. Временами трансформации климата приводили к почти полному обезлесению Евразии и Северной Америки, временами зоны распространения лесов существенно превышали современные. В последние тысячи лет ситуация стала иной. Первенство в решении, быть или не быть лесу в данном месте, перешло к человеку. И даже современное потепление, все очевиднее воздействующее на леса, имеет антропогенную природу. Пока леса помогают сдерживать потепление, поглощая из атмосферы часть углерода, выброшенного туда человеком. Но их возможности не беспредельны, и при усилении потепления леса могут превратиться в дополнительный источник парниковых газов. Будем надеяться, что антропогенная модификация климата все же будет остановлена раньше.

При подготовке статьи использованы материалы 4-го оценочного доклада об изменении климата (IPCC), Оценочного доклада об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации (Росгидромет), обзоры санитарного и лесопатологического состояния лесов России (Рослесозащита), результаты исследований автора и ряд научных публикаций.

Бореальные леса – леса Северного полушария от их северной границы с лесотундрой до средних широт, произрастающие в условиях холодного, умеренно-холодного и умеренного климата.

 

givoyles.ru

Лекция 3. Экология леса

План.

1. Классификация экологических факторов.

2. Лес и климат.

3. Лес и свет.

4. Тепловой режим в лесу.

5. Лес и атмосфера.

6. Лес и влага.

7. Лес и почва.

1. Классификация экологических факторов.

На рост и развитие растений оказывают влияние факторы внешней среды. Наука, занимающаяся изучением взаимосвязей между организмами и внешней средой, называется экологией.

Лесная экология изучает популяции, биогеоценозы и их взаимодействие с факторами среды обитания.

В лесной экологии все факторы внешней среды группируют следующим образом:

1. Климатические факторы. Они определяют световой, тепловой, водный и воздушный режимы территории. Климатические факторы распределяют растения по земному шару. И в зависимости от значений показателя климата территория РФ разделяется на лесорастительные округа.

2. Эдафические и орографические факторы. Они связаны с почвенно-грунтовыми условиями роста растений, с крутизной и экспозицией склона, а также с механическим составом почвы и ее материнской породой.

3. Биотические факторы. Они характеризуют взаимоотношения организмов растительного, животного и микроорганических царств. В зависимости от вида растений наблюдаются различные взаимоотношения между организмами.

4. Вмешательство человека в жизнь леса. Он проводит в лесу разнообразные рубки. Затем ведутся лесовосстановительные работы, происходит смена фитоценозов, хвойные леса меняются на лиственные. Лесные пожары уничтожают огромные площади. Все перечисленные факторы приводят к смене фитоценозов и в большинстве случаев ухудшают их качество.

5. Исторические причины образования фитоценозов. Они в основном, связаны с составом древостоя. Впервые на земле появились хвойные насаждения. Затем из-за изменения климата хвойные насаждения стали сменяться лиственными породами, которые имеют худшее качество древесины, чем хвойные.

Вначале на земном шаре преобладали чистые насаждения. Затем из-за изменения почвенно-образовательных процессов и хозяйственной деятельности человека стали формироваться смешанные насаждения, которые с биологической точки зрения хорошие, а с хозяйственной – имеют низкие показатели.

2. Лес и климат

Климат– это сумма метеофакторов, влияющих на рост и развитие растений. Климат характеризуется:

• минимальными, максимальными температурами

• количеством солнечной энергии за вегетационный период

• количеством выпавших осадков и их испарением

• почвообразовательным процессом и др. показателями

С учетом показателей климата территория РФ разделена на лесорастительные округа, которые с севера на юг называются:

а) Тундра характеризуется малым количеством видов. Размеры этих растений малые.

б) Лесотундра. В ней встречаются древесные растения, но из-за сурового климата растения имеют малые размеры.

в) Тайга занимает около 60% площади РФ, поэтому ее разделяют на подзоны:

• северная тайга

• средняя тайга

• южная тайга (СПб, Ленинградская область)

г) Смешанные леса (Москва). Они характеризуются большим разнообразием видов.

д) Лесостепь. В ней встречаются растения, нетребовательные к влаге.

е) Зона пустынь.

В каждой лесорастительной зоне наблюдаются определенные световые и тепловые характеристики воздуха.

Климат определяет биоразнообразие видов в фитоценозе, влияет на продуктивность растений.

Продуктивность определяется либо по бонитеровочной таблице, либо методом математического моделирования. При математическом моделировании используют разные зависимости, чаще всего используется формула шведского эколога Патерсона, которая имеет вид:

,

где к – показатель продуктивности насаждения (либо текущий прирост древесины, либо запас насаждения),

Т_т– средняя температура самого теплого месяца,

ОС – количество выпавших осадков за вегетационный период (в мм),

ПВ – продолжительность вегетационного периода (в месяц),

Е – процент солнечной радиации, поступившей к растению,

Т – среднегодовая температура воздуха.

В лесном хозяйстве применяют и другие зависимости. Например, зависимость Парде, зависимость Века, зависимость Лосицкого и др.

С климатом связаны функциональные особенности растений: сроки созревания и опадения семян, сроки цветения растений, сроки посадки и посева растений, а также причины возникновения и распределения лесных пожаров по территории.

Для оценки климата применяют различные показатели:

1. Гидротермический коэффициент Селянинова. Он определяется как отношение осадков, выпавших за вегетационный период к температурному режиму местности. Если этот коэффициент >1, то регион характеризуется повышенной влажностью. Если <1, то климат благоприятен для произрастания древесных растений.

2. Радиационный индекс сухости Будыко. Он характеризует радиационный баланс местности и представляет собой отношение радиации, необходимой для испарения влаги, к общему количеству солнечной радиации региона. Этот показатель характеризует условия роста растений и почвенно-грунтовые условия.

studfiles.net

Эксперты представили прогноз влияния изменений климата на лес и лесное хозяйство

Согласно результатам исследования, проведенного Всемирным фондом дикой природы (WWF), Университетом Восточной Финляндии и Шведским лесным агентством, больше всего от изменений климата пострадают еловые леса.

В Петрозаводске (Карелия) были представлены результаты проекта, цель которого – проанализировать влияние изменения климата на леса Северо-Запада России (на примере Архангельской области и Республики Карелия) в долгосрочной перспективе. С помощью специальной программы эксперты в области лесоклиматического прогнозирования смоделировали будущее на 100 лет вперед для наиболее распространенных типов леса в малонарушенных лесах, вторичных лесах и молодых лесах, где ведется интенсивное лесное хозяйство. Прогноз построен с учетом влияния различных климатических сценариев и стратегий управления лесами.

Согласно полученным данным, увеличение температуры на 4,5 – 7,4 градуса и влажности на 19-33% значительно повлияет на рост, динамику, состояние и продуктивность лесов Северо-Запада.

«Разные породы деревьев по-разному реагируют на климатические изменения. Например, ель – очень чувствительна к изменению параметров температуры и влажности, следовательно, пострадает больше других пород, — отметил Сергей Сенько, научный сотрудник Университета Восточной Финляндии. — Сосна – более устойчива, но тоже подвержена риску, а вот береза и другие лиственные породы, напротив, будут расти лучше».

Изменения климата несомненно приведут к большему количеству негативных явлений в лесах, таких как ветровалы, пожары, развитие болезней леса, вспышки численности вредителей. Согласно прогнозу, в более теплом климате количество насекомых-вредителей увеличится в несколько раз, наличие в лесах ветровалов и буреломов будет только способствовать росту численности короеда. И опять же, больше всего от вредителей пострадают еловые леса.

В Петрозаводске были представлены результаты проекта, цель которого – проанализировать влияние изменения климата на леса Северо-Запада России в долгосрочной перспективе.

(с) Анна Порохова / WWF России

«Выводы исследования говорят о том, что уже сейчас необходимо принимать меры по адаптации лесных экосистем и лесного хозяйства к изменениям климата и смягчению его последствий, — комментирует Андрей Щеголев, руководитель Архангельского подразделения Баренц-отделения WWF России. — В частности, при долговременном планировании лесопользования и лесовосстановления, следует ориентироваться на более устойчивые породы, расширять возможности лесной промышленности в использовании лиственной древесины и т.д.».

В то же время малонарушенные лесные территории, представленные, в первую очередь, хвойными породами, утрачивают свою привлекательность для лесного бизнеса как надежный источник обеспечения древесным сырьем в долгосрочной перспективе. Вместе с тем, эти территории обладают высокой ценностью с точки зрения сохранения биологического и ландшафтного разнообразия. Та природная динамика и взаимодействие видов, которые складывались в таких лесах тысячелетиями, делают малонарушенные лесные территории устойчивыми к климатическим вызовам. Однако, существующая практика экстенсивного лесопользования, включающая масштабные сплошные рубки и фрагментацию лесных массивов, может привести к снижению адаптационных свойств лесов.

Университет Восточной Финляндии и Шведское Агентство лесного хозяйства, выступающие партнерами проекта, плотно занимаются вопросами влияния изменения климата на лес. На основе проведенных ими исследований и выработанных рекомендаций меры по адаптации к климатическим изменениям активно внедряются в практику лесного хозяйства Швеции и Финляндии. Учитывая схожесть климата этих стран с условиями Северо-Запада России, опыт скандинавских соседей может быть полезен.

Благодаря недавним изменениям в отечественной нормативной базе лесопользования, в Лесных планах регионов России уже появился раздел, посвященный адаптации лесного хозяйства к изменениям климата. Однако пока в большинстве Лесных планов этот раздел содержит лишь общие фразы, не прописаны ни конкретные меры, ни требуемые объемы выполнения лесохозяйственных мероприятий. WWF считает, что скоординировав усилия общественных природоохранных и научных организаций, органов власти необходимо выработать четкие меры по адаптации лесного хозяйства к последствиям климатических изменений для внесения в региональные регламенты лесопользования. 

Проект реализуется при финансовой поддержке Программы сотрудничества в области окружающей среды и климата (PECC), Совета Министров северных стран (NCM) и Северной экологической финансовой корпорации (NEFCO).

Фотография в превью: (с) Андрей Щеголев / WWF России; фотография в заголовке: (с) Юлия Калиничева / WWF России.

Презентации участников

Для дополнительной информации

Пресс-секретарь подразделения Баренц-отделения в г. Архангельске

Руководитель подразделения Баренц-отделения в г. Архангельске

wwf.ru

Лес и Климат — Сила Места

Май 19, 2018 / 230 Просмотров

WWF России в партнерстве с движением ЭКА создали всероссийский интерактивный урок для школьников «Изменение климата и связь с сохранением лесов».

Цель урока — в увлекательных игровых форматах рассказать о важности леса и о том, как он помогает приспосабливаться к опасным климатическим изменениям, а также научить и вдохновить школьников действовать для сохранения лесов и более благоприятного климата.

Учителя могут провести урок «Лес и климат» в своих классах, бесплатно скачав материалы для проведения занятия на сайте www.лесклимат.рф. Специальной подготовки для проведения урока не требуется. После регистрации на сайте учителю доступны 2 комплекта материалов — для проведения урока в младших и средних-cтарших классах. Каждый комплект включает в себя методическое пособие и видеогид для подготовки занятия, красочную анимированную презентацию, набор материалов для выполнения интерактивных игровых заданий, складную книжку-памятку с полезными советами.

Благодаря уроку школьники узнают о функции леса в природе, о роли лесов в замедлении изменения климата, о мерах по их сохранению и многом другом. Ученики научатся снижать свой климатический след с помощью простых повседневных действий.  В ходе игровых заданий старшеклассники примерят роль руководителей компаний, перед которыми стоит задача найти решения по сохранению лесов, а ученики младших классов совершат путешествие по нашей планете вместе с молекулами углекислого газа.

После проведения урока все учителя, приславшие отзыв с фотографиями о проведенном занятии, получат почетный диплом участника общероссийского проекта и благодарственное письмо в адрес школы. Фотографии с проведенных занятий попадут во всероссийский онлайн-альбом.

 

sila-mesta.ru