Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Возможная трансформация растительного покрова Сибири при различных сценариях изменения климата

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Заключение Диссертация по теме "Экология", Чебакова, Надежда Михайловна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

1. Анализ инструментальных измерений температур воздуха и годового количества осадков в течение XX века на территории Средней Сибири показал, что с высоким уровнем достоверности зимы на севере потеплели на 1°С с пятидесятых до конца XX века. На юге, особенно в горах, зимнее потепление оказалось даже более существенным - до 2-4°С. Летнее потепление оказалось одинаковым на севере и на юге - на 1,0°С. К 2000 г. вегетационный период увеличился почти на одну неделю на севере и на 1-2 недели на юге, причем на 2-6 дней в более влажном климате и на 7-15 дней - в более сухом. Динамика изменения осадков оказалась более сложной: в целом количество осадков уменьшилось на 4-8% - на юге и до 10% - на севере.

2. Сравнение текущих изменений климата с прогнозными к концу XXI века по сценарию Хадли Центра (HadCM3GGal) показало, что скорость текущего зимнего потепления на 1°С за 40 лет на севере в 2-4 раза меньше, чем прогнозируется на б-10СС в течение 100 последующих лет. В горах Южной Сибири текущее повышение зимних температур на 2-4°С за 40 лег уже превысило прогнозный уровень - 2°С за 100 лет. Скорости текущего летнего потепления 1°С за 40 лет на севере и на юге примерно в 2 раза меньше, чем прогнозные 4-6 °С за 100 лет. К концу XX века количество осадков уменьшилось на всей территории Средней Сибири на 4-10%, в то время как по сценарию прогнозируется их увеличение к концу XXI века со скоростью 2-3% за 10 лет на севере и 0.5% за 10 лет - на юге

3. Биоклиматические «конвертные модели», детерминирующие климатические границы между типами растительности, являются оперативным инструментом анализа и прогноза сдвигов зон и высотных поясов растительности, лесообразующих пород Сибири и их климатипов при изменениях климата.

4. К концу XXI века прогнозируется изменение расположения зон растительности, их существенная передвижка на север, а также изменение их площадей. Площади южных типов растительности значительно увеличатся и будут занимать до 70% территории Сибири, а северных - сократятся до 20%. Создадутся благоприятные термические условия для темнохвойных лесов, но их распространение будет лимитироваться продвижением границы вечной мерзлоты на северо-восток. Основными лесообразователями на территории Сибири останутся лиственницы сибирская, Гмелина и Каяндера. Условий для существования тундр и лесотундр почти не останется, а на юге создадутся условия для распространения широколиственных лесостепей и степей умеренной зоны.

5. Произошедшие изменения климата к концу XX века позволили определить локализации возможных изменений («горячие точки») в растительном покрове: широкая полоса, проходящая по долине Енисея и далее окаймляющая с юга плато Путорана; в районе Приангарья отмечаются небольшие пятна остепнения, которых до недавнего времени не было севернее 56° с.ш. В Хакасии должны значительно расшириться площади степей в целом и сухих степей в частности. Отступление леса в горы в связи с большей засушливостью климата котловин следует также ожидать в Тувинской котловине. В южных горах (Западный и Восточный Саян. Кузнецкий Алатау, хребты Тувы) можно ожидать массивного продвижения верхней границы леса. Модельные локализации горячих точек подтверждаются данными литературы.

6. Потепление климата в ХХГ веке должно быть благоприятным для светлохвойных лесообразующих древесных пород Сибири - сосны обыкновенной и лиственниц сибирской и Сукачева, которые расширят свои климатические ареалы за счет сокращения ареала лиственницы даурской (Гмелина и Каяндера), чья южная граница будет отступать на северо-восток вслед за границей вечной мерзлоты.

7. Распределение климатипов светлохвойных пород в Сибири претерпит полную перестройку при потеплении и увеличении засушливости климата. К концу XXI века прогнозируются условия для климатипов, доминирующих сегодня в южных регионах России. Чтобы сохранить оптимальную структуру и продуктивность сибирских лесов, необходимо уже сейчас способствовать внедрению таких древесных видов и их климатипов, которые наилучшим образом будут соответствовать ожидаемому климату. Должны быть разработаны национальные программы по переброске семян из их современных локаций в места интродукции с учетом текущих и прогнозируемых изменений климата.

8. В современном климате фитомасса, зафиксированная в живых растениях в Сибири, составляет около 74 Пг (109 т), причем больше половины ее находится в светлохвойной тайге и только 20% - в темнохвойной. В результате изменения климата по умеренному сценарию произойдет увеличение фитомассы на 25% за счет увеличения ее в южных подзонах тайги. При существенном потеплении климата увеличение общей фитомассы останется в пределах ошибки ее расчета. Климатический потенциал максимальной фитомассы сместится на 500-700 км к северу, где на месте светлохвойной средней тайги должна сформироваться южная темнохвойная тайга.

9. Рассмотренные экосистемы - сосновый лес, верховое болото, кочкарная тундра и настоящая степь - являются стоком углерода в современном климате, колеблясь от 40-50 гм'2 год'1 в северной тундре и на болоте до 150 г м"2 год1 - в лесу. Южные тундры (Замолодчиков, 2003) и настоящая степь являются слабым стоком углерода -около 10 г м"2год"'. Тундра начинает работать как источник углерода уже в начале сентября, лес - с октября, а степь - с ноября и снова как сток углерода: тундра - с июня, лес - с мая и степь - с конца апреля. Общий фотосинтез лесной и степной экосистем, равный 480-530 г м"2 год"1, в 2-2.5 раза превышает таковой 200-220 г м"2 год"1 болот и тундр.

10. Многочисленные положительные и отрицательные обратные связи между биосферой и атмосферой в силу своей разнонаправленности, вероятно, снизят темпы потепления в процессе подстройки биосферы к изменению климата. Прогноз последствий потепления для наземных экосистем может оказаться скорее умеренным, чем экстремальным.

Основные публикации по теме диссертации:

Монография: Поликарпов Н.П., Чебакова Н.М., Д.И. Назимова. Климат и горные леса

Южной Сибири. 1986, Новосибирск, Наука, 256 с.

Статьи в реферируемых журналах, материалах конференций и книгах:

1. Чебакова Н.М. Радиационный и тепловой баланс в Западном Саяне. География и ~пр7гродкБгересурсыгЛ-98^Н2 4,-ь-Г7-&-3-------------------------:-----------

2. Назимова Д.И., Чебакова Н.М., Садовничая Е.А. Связь вертикальной зональности растительности с радиационными факторами климата в Западном Саяне. География и природные ресурсы. 1985, Jfs 3, с. 53-58

3. Чебакова Н.М. Парфенова Е.И. Роль радиационных факторов в дифференциации высотных поясов растительности в басс. оз. Байкал. География и природные ресурсы. 1991, № 2, с. 78-83.

4. Tchebakova N.M, Monserud R., LeemansR., Golovanov S. A global vegetation model based on the climatological approach ofBudyk o. J of Biogeography, 1993, 20:129-144.

5. Monserud R, Tchebakova N., Leemans R. Global vegetation change predicted by modified Budyko's model. Climate Change, 1993, 25: 59-83.

6. Monserud R., Tchebakova N., Denisenko O. Comparison of Siberian paleovegetation to current and future vegetation under climate change. Climate Research, 1993,3(3): 143-159.

7. Tchebakova N. Monserud R., Nazirnova D. A Siberian vegetation model based on climatic parameters. СадакЛш J. of Forest Research. 1994,24: 1597-1607.

8. Tchebakova N., Monserud R. Predicted vegetation change in Siberia under global warming. Proceedings of International conference "Global and regional ecological problems" (ed. Hlebopros R.) Krasnoyrsk, Inst, of Biophysics. 1994, p. 20-40.

9. Monserud R., Denisenko O., Kolchugina Т., Tchebakova N. Comparison of phytomass for Siberia between the Late Atlantic and the present. Global Biogeochemical Cycles, 1995, 9(2): 213226.

10. Tchebakova N. Monserud R., R. Leemans, Nazirnova D. Possible vegetation shifts in Siberia under climatic change. In: Impacts of climate change on ecosystems and species (eds. Pernetta J, LeemansR., Elder O, Humphrey S. IUCN, Gland, Switzeland. 1995, p. 67-82

11. Monserud R., Tchebakova N., Kolchugina T. et al. Predicted effects of climate change on phytomass and net primary productivity in Siberia. USDA Forest service. Gen. Tech. Rep. RM-GTR-262. Rocky Mt. For. And Range Exp. Stn Fort Collins, CO 1995. pp. 113-117.

12. Monserud R., Tchebakova N. An equilibrium model for the vegetation of the Sayan Mountains, Southern Siberia. Canadian J of Forest Research, 1996, 26: 1055-1068

13. Monserud R., Tchebakova N., Kolchugina Т., Denisenko O.Change in Siberian phytomass predicted for global warming. SilvaFennica, 1996, 30 (2-3): 185-200.

14. Monserud R., Tchebakova N., Denisenko O. Reconstruction of the mid-Holocene palaeclimate of Siberia using a bioclimatic vegetation model. Pa/eoecology, Paleoclimatolgy, Paleogeography, 1998, 139:15-36.

15. Чебакова H.M., МонсерудР, Денисенко О.В., Парфенова Е.И. Приложения модели сибирской растительности к пространственно-временным исследованиям растительного покрова. Лесоведение, 1999, № 2, с. 3-12

16. Парфенова Е.И., Чебакова Н.М.Возможные изменения растительности Горного Алтая при потеплении климата и составление прогнозных карт. Геоботаническое картографирование 1998-2000. 2000. СПб., С. 26-31. БИНРАН.

17. Rehfeldt G., Tchebakova N.M., Barnhardt L. Efficacy of climate transfer functions: introduction of Eurasian populations of Larix into Alberta. Canadian J of Forest Research, 1999, 29: 1660-1668.

18. Schulze D-E, Kolle O.,. Tchebakova N. et al. Productivity of forests in the Eurosiberian boreal region and their potential to act as a carbon sink - a synthesis. Global Change Biology ,

1999, 5: 703-722.

19. Tchebakova N.M., Parfenova E. Relationships between vegetation and climate change in Transbaikalia, Siberia. In Shaw C.H. and Apps M.J., Eds: The Pole of Boreal Forests and Forestry in the Global Carbon Budget, Proc. of the 1BFRA 2000 Conference, May 8-12, 2000, Edmonton, Alberta, Canada, Canadian Forest Service, pp. 241-250.

20. Чебакова H.M, Парфенова Е.И. Перераспределение высотных поясов растительности в басс. оз. Байкал при возможном потеплении климата. Геограсрия и природные ресурсы.

2000, № 1, 64-68

21 Tchebakova N., Monserud R. A method for model-based reconstruction of the palcociimate of Siberia. In: Proc. of the 1BFRA 1997 Annual meeting. USDA For. Serv. Gen. Tech. Res. NC-209.St-Paul MN. 2000 , p.267-278.

22. Tchebakova N., Parfenova E. Potential fire hazard evaluated from site climate and forest types in the Transbaikalian mountains. In: Proc. of the Joint Fire Science Conference and Workshop

Crossing the Millenium: Integrating Spatial Technologies and Ecological Principles for the Hew Age in Fire Management". Boise, Idaho. June 15-17, 1999. 2000. VII, pp. 242-246.

23. Tchebakova N., Monserud R.A., Parfenova E. Phytomass change in the mountain forests of southern Siberia under climate warming. In: Proc. of the First National Conference on Carbon Sequestration, Washington DC, May 15-17, 2001. CD:'DOE/NETL-200I/1144. 2001. 13 p.

24. Furyaev V.V., Vaganov E., Tchebakova N., Valendik E. Effects of fire and climate on successions and structural changes in the Siberian boreal forest. Eurasian J Forest Research, 2001, 2: 1-15.

25. Rehfeldt G., N. Tchebakova, WykofF В., Parfenova E., Kouzmina N., Milyutin L Intraspecific responses to climate in Pini/s sylvestris. Global Change Biology. 2002, 8: 912-929.

26. Tchebakova N, Kolle O., A. Arneth, et al. 2002. Inter-annual and seasonal variations of energy and water vapor fluxes above a Pinus sylvestris forest in the Siberian middle taiga. Telhis 54 B, 5: 537-551.

27. Kurbatova J., Arneth A., Vygodskaya N.,. Tchebakova N. et al. 2002. Comparative ecosystem-atmosphere exchange of energy and mass in a European Russian and a central Siberian bog I. Interseasonal and interannua! variability of energy and latent heat fluxes during the snowfree period. Tellus 54 B, 5, p. 497-514.

28. Schulze E.-D., Vygodskaya N., Tchebakova N., et al., 2002. The EuroSiberian Transect: introduction to the experimental region/ Tellus 54 B, 5, p. 421-428.

29. Чебакова H.M., Колле О. И., Золотухин Д. др. Годичная и сезонная динамика энерго-и массообмена в сосновом лесу средней тайги. В кн. Лесные экосистемы Енисейского меридиана. Новосибирск. Изд-во СО РАН. 2002. С. 252-264.

30. Чебакова Н.М., Парфенова Е.И., Монсеруд Р. А.Прогноз изменения фитомассы лесов в широтных и высотных зонах при потеплении климата. В кн. Лесные экосистемы

Енисейского меридиана. Новосибирск. Изд-во СО РАН. 2002. С. 84-91.

31. Rehfeldt, G.E., Tchebakova N., Parfenova E.I., et al. Assessing population responses to climate in Pinus sylvestris and Larix spp. of Eurasia with climate-transfer models. Eurasian Journal of ForesI Research 2003, 6-2: 3-23.

32. Tchebakova N. Parfenova E.I. A habitat classification of climax vegetation in mountains of southern Siberia. In: Proc. of the IUFRO conference "Collecting and analyzing information for sustainable forest management and biodiversity monitoring" 4-7 December, 2001, Palermo, Italy. Eds. P. Corona, S. Folving, M. Marchetti. European Communities, 2003, Printed in Italy. Pp.173175.

33. Чебакова H.M., Парфенова Е.И., Рейфелдт Дж. 2003. Использование климатипов сосны обыкновенной и лиственницы сибирской для полезащитного лесоразведения в Минусинской котловине при изменении климата. В кн. Кулундинская степь: прошлое, настоящее, будущее». Материалы 111 Международной конференции Барнаул,24-27 июня, 2003.С.408-415.

34. Tchebakova N., Parfenova E.I. 2003. Stand growth and productivity of mountain forests in southern Siberia in a changing climate. In: «Modelling Forest Systems» (eds. A.Amaro, D. Reed and P. Soares).Chapter 17. pp. 189-197. CAB International 2003. Wallinford, UK.

35. Чебакова H.M., Рейфелдт Дж., Парфенова Е.И. 2003. Перераспределение растительных зон и популяций лиственницы сибирской и сосны обыкновенной в Средней Сибири при потеплении климата. Сибирский экологический журнал, б: 677-686.

36. Vygodskaya N.N., Groisman P.Ya., Tchebakova N.M. 2004. Ecosystems and Climate Interactions. Chapter 3.5. In: NEESPI Science Plan, http://neespi.gsfc.nasa. gov

37. Tchebakova N., Parfenova E. 2004. Possible vegetation changes in the Arctic/Boreal regions due to climate warming. Proc. of Feasibility Workshop for Circumpolar LIDAR Mapping for

T3iomass CSbM~AssessmTO~aTTdA,egeratioTrChange-Monit^^

38. Rehfeldt G.E., Tchebakova N.M., Parfenova E.I. 2004. Genetic responses to climate and climate-change in conifers of the temperate and boreal forests. Recent Res. Devel. Genet. Breeding, 1: 113-130.

39. Чебакова H.M., Парфенова Е.И. 2004. Биоклиматические закономерности размещения фитомассы в Сибири. В кн. Структурно-функциональная организация и динамика лесов. Материалы Всероссийской конференции. Красноярск. Институт леса. 2004. с. 221-223.

40. Белелли Маркезини Л., Манка Дж., Чебакова Н.М, Валентини Р. Углеродный баланс степей Южной Сибири, измеренный методом вихревых пульсаций. В кн. Структурно-функциональная организация и динамика лесов. Материалы Всероссийской конференции. Красноярск. Институт леса. 2004. с. 400-402

41. Парфенова Е.И., Чебакова Н.М., Власенко В.И. 2004. Зависимости биоразнообразия растительного покрова разных уровней организации от климатических факторов (на примере Средней Сибири). Сибирский Экологический Журнап, 5: 725-734.

42. Tchebakova N.M., Rehfeldt G.E.,Parfenova E.I 2005. Redistribution of vegetation zones and populations of Larix sibiriea and Pinus sylvestris in Central Siberia in a warming climate. In: Proc.of Canadian Tree Improvement Association^"1 Biennal Meeting"Climate Change and Forest Genetics". Eds. G.A. O'Neill and J.D. Simpson. Kelowna, British Columbia. Canada, pp. 25-42.

43. Rehfeldt G.E., Tchebakova N.M., Parfenova E.I 2005. Genetic responces to climate and climate change in conifers of the temperate and boreal forests. In: Proc. of Canadian Tree Improvement Association 29th Biennal Meeting "Climate Change and Forest Genetics". Eds. G.A. O'Neill and J.D. Simpson. Kelowna, British Columbia. Canada, pp. 12-24.

44. Парфенова Е.И., Чебакова Н.М. 2005. Возможное климатическое опустынивание островных степей Южной Сибири и защитное лесоразведение. Мелиорация и водное хозяйство. 1:16-18.

45. Tchebakova KM., Rehfeldt GE. and Parfenova EI. 2005. Impacts of climate change on the distribution of Larix spp. and Pinus sylvestris and their climatypes in Siberia. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change, http://dx.doi.org/10.1007/sl 1027-005-9019-0.