Твердолиственные породы Квебека могут мигрировать на север. Как это повлияет на бореальный лес
В Квебеке существуют два типа леса: северный лиственный лес на юге и бореальный (таёжный) лес на севере.
Эти экосистемы выполняют важные функции для планеты и экономики: накапливают углерод, служат средой обитания для видов и обеспечивают сырьём лесную промышленность — ключевую отрасль экономики Квебека и Канады.
В рамках докторской диссертации в Университете Квебека в Абитиби-Темискаминге (UQAT) изучается потенциал колонизации сахарного клёна, жёлтой берёзы и красного клёна к северу от их ареала, в смешанном бореальном лесу. Эти три вида имеют важное экономическое значение (древесина, фанера, целлюлоза, кленовый сироп) и вносят вклад в биоразнообразие лесов Квебека.
Смешанный лес — переходная зона между биомами
Смешанный лес расположен в переходной зоне (экотоне) между бореальным и лиственным лесами. Для него характерно сложное сосуществование лиственных пород умеренного пояса и хвойных, типичных для тайги. Именно здесь лиственные породы достигают северной границы своего распространения.
Неопределённое будущее смешанного бореального леса
Совместное влияние роста температур (на 2–8°C к 2100 году) и лесопользования может изменить рост и распространение видов умеренного пояса, что повлияет на предоставляемые ими экосистемные услуги.
Изменения могут быть значительными: лиственные породы могут мигрировать на север и даже стать доминирующими в смешанных бореальных насаждениях. Это повлияет на лесную промышленность, режимы природных нарушений и биоразнообразие. Однако остаётся неопределённость в отношении факторов, влияющих на успешное укоренение и рост лиственных пород в этой зоне.
Для прогнозирования будущего смешанного бореального леса необходимо понять, как на рост и укоренение лиственных пород влияют климат, характеристики почвы и конкурентные взаимодействия между деревьями.
Могут ли лиственные породы прижиться в смешанном бореальном лесу?
В рамках исследования была создана модель, симулирующая каждое дерево в насаждении. Ежегодно деревья растут, размножаются и отмирают. Рост зависит от получаемого света, конкуренции за питательные вещества и пространство, а также от климата.
В исследовании, опубликованном в журнале Ecography, эта модель использовалась для оценки способности лиственных пород укореняться в смешанных бореальных насаждениях. Моделировались типичные смешанные насаждения, в которые затем интегрировались лиственные виды.
Результаты показали:
- Все три вида могут колонизировать насаждения.
- Жёлтая берёза обладает наибольшей способностью к колонизации благодаря более многочисленным и лёгким семенам, распространяющимся дальше.
- Красный и сахарный клён имеют схожие способности, но сахарный клён лучше колонизирует старые леса из-за более эффективного роста под сомкнутым пологом.
- Укоренение лиственных пород успешнее в молодых насаждениях и после сплошных рубок. Таким образом, лесопользование и лесные пожары, омолаживая ландшафты, могут ускорить миграцию видов на север.
- Повышение температур, согласно модели, не увеличивает способность лиственных пород к колонизации ни в текущем климате, ни в сценариях с высоким уровнем воздействия. Это означает, что климат, вероятно, не является фактором, определяющим северную границу распространения этих видов, и изменение климата не окажет на неё немедленного воздействия.
- Типы почв могут быть ограничивающим фактором. На глинистых почвах рост красного и сахарного клёна будет слабым, что не позволит им конкурировать с уже присутствующими видами, хорошо переносящими глину.
Факторы, влияющие на рост деревьев (климат, почва, конкуренция), взаимодействуют, делая прогнозы будущего распространения видов очень сложными.
Потенциальные положительные и отрицательные последствия
Укоренение лиственных пород в смешанном бореальном лесу может:
- Увеличить сложность и разнообразие насаждений.
- Повысить устойчивость леса к нарушениям.
- Смягчить вспышки елового почкоеда, так как доля пихты и ели будет ниже, а сами виды — более разобщены.
- Увеличить долю лиственных деревьев в ландшафте (явление энфолиации, наблюдаемое последние 100 лет в основном из-за лесопользования). Это может усугубить вспышки лесной листовёртки — насекомого-дефолианта, поражающего лиственные породы (осина, бумажная берёза, сахарный клён).
- Изменить режим лесных пожаров: менее горючие лиственные породы могут удлинить циклы пожаров. Это создаст проблему для лесной промышленности, ориентированной в основном на заготовку хвойных пород.
Необходимы дальнейшие исследования
Требуются дополнительные моделирования для изучения влияния других факторов:
- Воздействие почвы и микоризы (симбиоз корней растений и грибов) на прорастание и рост деревьев.
- Влияние погодных явлений (например, поздние заморозки) на выживаемость и рост молодых деревьев.
- Моделирование на ландшафтном уровне для учёта топографии, которая может влиять на способность лиственных пород укореняться севернее.