Экспедиция из Владивостока: исследования Кунашира и Шикотана и климатическое моделирование

Весь август 2021 года группа ученых из лаборатории геоботаники Ботанического сада-института ДВО РАН (город Владивосток) проводила исследования на территории заповедника "Курильский" и заказника "Малые Курилы", а также на прилегающих к ним участках. Перед экспедиционной командой стояли задачи по геоботаническому описанию, отбору материала для последующего древесно-кольцевого анализа, а также поиску сообществ, длительно развивающихся в отсутствии катастрофических факторов. По завершению работ ученые согласились ответить на вопросы сотрудников заповедника, сообщает ИА SakhalinMedia со ссылкой на пресс-службу заповедника "Курильский".

Участниками экспедиции стали кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории геоботаники Кирилл Корзников, директор Ботанического сада ДВО РАН доктор биологических наук, член-корреспондент РАН Павел Крестов, кандидат биологических наук, научный сотрудник Анна Возмищева, а также младший научный сотрудник Т. Петренко, младший научный сотрудник В. Дзизюрова. Они имеют большой опыт работы на Дальнем Востоке, а руководитель полевого отряда Кирилл Корзников ранее работал на Кунашире летом 2019 года.

Исследования на территории заповедника "Курильский" и заказника "Малые Курилы". Фото: пресс-служба заповедника "Курильский"

— Что входит в цели вашей геоботанической экспедиции?

Кирилл Корзников: Основная тема — исследование лесных культур. Эта часть полевых работ профинансирована за счет средств гранта Российского научного фонда "Лесные плантации в условиях изменения климата на юге Дальнего Востока России: результаты и перспективы 90-летней лесокультурной практики". Цель — выявить насколько успешно лесные культуры* разновозрастных деревьев, выполненные по известным технологиям лесовосстановления, существуют в условиях меняющегося климата.

Павел Крестов: Мы не только фиксируем параметры сообществ растений в данный момент, но и стараемся выявить особенности взаимоотношений между различными видами растений, влияние условий среды на формирование и развитие растительных сообществ, как они формируются, как развиваются.

У всех нас довольно большой опыт работы на Дальнем Востоке. С 2000 года работали с растительным покровом вулканических ландшафтов на северных Курилах. Я до этого работал на Командорских островах, на Камчатке, на Чукотке, в Якутии, в Японии. Можно сказать, поработал во всех окрестностях южных Курильских островов. Теперь пришла очередь южных Курил, это — своего рода восполнение недостающего кластера знаний о растительном мире. Еще остаются средние Курилы, но до них очень сложно добраться.

Кирилл Корзников: В течение прошлого и в начале этого сезона мы работали на Сахалине и смогли побывать практически во всех его районах, где изучали лесные культуры. Наша практическая задача — понять, какие виды деревьев нужно использовать для лесовосстановления сегодня, чтобы через 70 лет в изменившихся климатических реалиях, насаждения находились в хорошем состоянии.

Почему это важно? Приведу такой пример. В советский период десятки тысяч гектаров на Сахалине были засажены сосной обыкновенной (Pinus sylvestris), которая по природным условиям не вписывается в морской климат Сахалина и в естественном виде на острове не растет. Эти лесные насаждения находятся сейчас в неудовлетворительном состоянии. В угнетенном состоянии находятся и сахалинские плантации ели обыкновенной (Picea abies) — еще одного вида-интродуцента**, а массовой гибели этих деревьев способствует еще и рост численности короеда-типографа на юге Сахалина. С другой стороны, и в советский, и в японский период на острове Сахалин были созданы плантации из лиственницы Кемпфера (лиственницы тонкочешуйчатой — Larix kaempferi). Сейчас это великолепные леса: деревья достигают почти 30-метровой высоты. Вот почему важно подбирать оптимальный набор видов для лесокультурной деятельности. Для этого следует анализировать состояние насаждений разных видов, времени создания, на различных почвах и элементах рельефа. Мы смогли провести эту работу на Сахалине. На южных Курилах есть возможность посмотреть отклики деревьев из состава искусственных лесонасаждений в условиях более теплого и океанического климата по сравнению с сахалинским. Также здесь есть старые культуры японского периода. На Шикотане мы сделали фокус на искусственные леса из ели аянской (Picea ajanensis), на Кунашире — на культуры ели Глена (Picea glehnii).

— Вас интересуют именно хвойные виды?

Кирилл Корзников: Любые, но культур лиственных пород деревьев в Сахалинской области практически нет. Ни наши, ни японские специалисты здесь этим не занимались.

— Почему?

Павел Крестов: Когда сажали лес, все было ориентировано на экономику, которая в начале ХХ века была направлена на хвойные породы

— А какая ситуация сейчас?

Павел Крестов: Теперь все не так однозначно. Сейчас очень большой рынок древесины не только хвойных, но и широколиственных пород, таких как дуб, ясень и другие. В России ранее не были повсеместно внедрены технологии оптимального выращивания таких лесных плантаций, но сейчас они постепенно внедряются в практику. А вот, например, в Германии, еще 300 лет назад сажали дубы, обсаживая их грабом. Когда дубы поднимались вместе с грабом, то тянулись вверх и, таким образом, их стволы становились прямыми, а сами деревья высокорослыми. Таким образом получали очень качественную строительную древесину.

— Можно ли в Сахалинской области выращивать ровные дубы?

Павел Крестов: Можно сделать так, чтобы дубы вырастали ровными, но я думаю, что Сахалин не очень подходящее место для этой культуры, из-за того, что в регионе не так много территорий, где было бы возможно и целесообразно выращивать дубы.

— Получается, как и раньше, нужно делать акцент на хвойные?

Кирилл Корзников: Фокус, конечно, нужно брать на хвойные породы, но грамотно подходить к выбору видового состава насаждений. Например, ель в южных районах области — сейчас основная "мишень" для короеда-типографа. В свете последних событий, на юге Сахалина и на Курилах, ее культивирование выглядит достаточно рискованным шагом в условиях меняющегося климата.

— На Шикотане и Итурупе растет лиственница курильская. Можно ли сказать, что это — эндемик этих островов?

Павел Крестов: В общем-то, лиственница курильская — это скорее раса, нежели отдельный вид, и по ней надо проводить отдельные исследования. Представление о видах в то время, когда многим растениям давали названия и даже несколько десятилетий назад, было несколько иным, нежели сейчас. Президент Академии наук СССР и выдающийся ботаник Владимир Комаров дал такое определение: "вид — это морфологическая система, помноженная на географическую определенность". Таким образом, если в то время были найдены какие-либо растения непохожие по морфологическим признакам на другие, можно было предполагать, что они относятся к самостоятельному виду, тем более, если эти растения имеют свой обособленный ареал. Сейчас установлением статуса видов занимаются генетики. Они разбирают весь геном, смотрят какая популяция, на каком генетическом расстоянии находится от другой популяции, и может ли та или иная общность растений называться видом, или же заслуживает меньшего таксономического ранга: подвид, разновидность, форма.

— Можно ли избавить еловые леса от короеда?

Павел Крестов: Короеды всегда есть в нормально функционирующей лесной экосистеме. Если здоровую ель атакует короед, дерево отвечает на проникновение жуков заполнением буровых отверстий и ходов смолой. Сейчас мы видим изменения в климате: становится суше и теплеет. На Сахалине этот климатический тренд выражен очень ярко. Скажем, ель аянская адаптирована к росту в очень влажном климате. Соответственно, когда становится меньше влаги, меньше туманов, происходит ее ослабление.

Усугубляется положение тем, что сильные тайфуны стали чаще достигать южных районов Дальнего Востока России. Это серьезный фактор нарушений в древостоях. Даже если ветер не валит дерево, а всего лишь сильно раскачивает, это может привести к подрыву корневой системы, что выражается в виде стресса, похожего на состояние от засухи. Если дерево ели аянской ослаблено, оно становится подвержено воздействию короедов и других вредителей, поскольку не способно быстро заполнить смолой отверстия, залечивая свои раны. Тоже самое можно сказать про ель Глена — механизм защиты у всех хвойных один.

— А что можете сказать о криптомерии? Эту хвойную породу в большом количестве выращивают в Японии. Одно дерево этого вида обнаружено и на Кунашире сотрудниками заповедника. В связи с потеплением климата, можно ли ее считать перспективной лесной культурой на юге Сахалинской области? Или есть другие кандидаты для искусственного лесовозобновления?

Павел Крестов: Криптомерию японскую (Cryptomeria japonica), конечно, надо пробовать в экспериментальных лесных плантациях. Уже есть рекомендации к испытанию нескольких видов хвойных, которые можно начинать выращивать в Сахалинской области. Мы создали модели потенциального распространения большого числа видов деревьев на Дальнем Востоке, в частности, кедра корейского (Pinus koraiensis). Согласно результатам моделирования, через 50 лет один из климатических оптимумов на Сахалине будет иметь именно кедр корейский.

А это означает, что уже сейчас нужно создавать плантации этого дерева на Сахалине, чтобы через пол века получить устойчивые и продуктивные леса. Следует заметить, что в советский период были заложены небольшие участки насаждений из кедра корейского на этом острове: считанные гектары, и это были именно экспериментальные насаждения. Сейчас это неплохие леса, деревья регулярно дают урожаи семян, местное население активно собирает их.

— Сколько лет сейчас этим деревьям?

Павел Крестов: Сейчас им около 50-60 лет. В советское время такого рода задачами занимался Дальневосточный НИИ лесного хозяйства (город Хабаровск), у него была целая система лесных опытных станций, которая на данный момент разрушена. Государству в самое ближайшее время необходимо восстановить и всесторонне развивать хорошо функционирующую систему защиты, поддержания и выращивания лесов.

Сейчас аналогичную систему для культурных, декоративных и пищевых видов растений пытается восстанавливать Всероссийский институт растениеводства имени Н.И. Вавилова (город Санкт-Петербург), развивать сеть филиалов. Климат — всегда понятие региональное. Если мы хотим что-то делать с лесным хозяйством, с сельским хозяйством, развивать их нужно в каждом конкретном регионе, и в конкретном климате проводить эксперименты.

Кирилл Корзников: Изменение климата влияет на все элементы экосистемы. Во-первых, глобальное потепление усиливает частоту и силу тропических циклонов, которые достигают юга Дальнего Востока России и вызывают повреждение лесов. Раньше это, в основном, происходило на Японских островах, сейчас циклоны проникают дальше на север. Во-вторых, потепление вызывает изменение климатического фона, что выражается в общей деградации состояния "северных" видов, иначе говоря, оно "ослабляет" бореальные виды деревьев, такие, как ель аянская. И в-третьих, потепление, особенно в летние месяцы, благоприятно воздействует на того же короеда-типографа: его личинки под корой интенсивнее растут (ускоряется жизненный цикл), жуки могут вылетать даже по два раза за один сезон. Весь этот клубок взаимосвязей приводит к тому, что типичные бореальные леса, где ель аянская и ель Глена — доминирующие виды, начинают постепенно изменяться. Факторы взаимодействуют и имеют взаимоусиливающий эффект.

— В своей работе Вы взаимодействуете с климатологами, которые прогнозируют изменения климата?

Павел Крестов: Этим занимаются геофизики атмосферы. Сейчас в мире существует более двух десятков климатических моделей, в том числе с прогнозными вариантами климата.

— Эти модели сильно отличаются?

Павел Крестов: В основном климатические модели основаны на влиянии различных концентраций парниковых газов (углекислый газ и метан). Рассчитаны они на 50 и на 100 лет вперед. Последние, разумеется, менее точные. Первые подобные оценки были обнародованы в 2014 году. Несколько сценариев: от самого оптимистичного (температура к 2070-му году повышается на 1— 2°С), до самого пессимистичного (климат к середине этого века изменится на 4-5°С, что очень много). Анализируя изменения с 2014 года, можно сказать, что, к сожалению, мы идем по самому пессимистичному сценарию, причем, все более высокими темпами. Становится все теплее и теплее.

— Люди могут что-то сделать? Есть мнение, что изменение климата может иметь естественный характер.

Павел Крестов: Есть достаточно неплохие расчеты того, как климат планеты зависит от парниковых газов, поэтому их сокращение, на которое могут повлиять люди, окажет влияние на дальнейшее развитие ситуации.

— Какая климатическая ситуация у нас по Сахалинской области?

Павел Крестов: Каждый год публикуется информация Гидрометцентра: средние значения температур, осадки. На северо-востоке Азии общее климатическое развитие очень неблагоприятное, идет резкое потепление, особенно зимой. А вот юг Дальнего Востока более стабилен, зимнее потепление есть, но не такое сильное. Это зависит от большого числа происходящих процессов, связанных, в основном, с деятельностью сибирского антициклона и его тропической циклонической активностью. Циклоническая активность становится более выраженной, она растет. Прогнозируется, что стрессовым фактором в ближайшее время будет чередование очень сухих и очень влажных периодов. Однако Дальний Восток в сравнении с другими частями России остается более стабильным в плане изменения климата, но потепление есть и на этой территории.

— Лиственницу можно рекомендовать для выращивания лесных культур?

Кирилл Корзников: Не только лиственницу. Необходимо выбирать оптимальные виды для того или иного участка в рамках конкретных климатических, топографических, почвенных условий. Самое главное, избегать "квадратно-гнездового" подхода к созданию насаждений, и общих "широких" директив на всю страну, или даже на весь регион. Директивы должны выпускаться с учетом климатических условий конкретной территории. Отрицательный пример: сосна обыкновенная, которой были засажены десятки тысяч гектар на Сахалине. Когда вспышка какого-то вредителя возникает, как например короед-типограф, если всё засажено елью, то, соответственно, все эти еловые плантации в течении нескольких лет начнут пропадать.

— То есть высаживать лучше те виды деревьев, которые характерны для данной местности?

Кирилл Корзников: да, именно так.

— Как насчет инвазивных видов***, которые при искусственном культивировании могут вытеснять аборигенные виды?

Кирилл Корзников: Древесные виды, которые обычно используются для создания лесных плантаций в наших регионах, в таком "криминале" нами не замечены. Та же лиственница Кемпфера не возобновляется на Сахалине. Для этого дерева нет экологической ниши, которую оно могло бы занять. С другой стороны, есть пример с травянистым видом — борщевиком Сосновского, который нашел экологическую нишу в виде нарушенных, но плодородных местообитаний вблизи урбанизированных территорий, по которым активно распространяется. Внедрения чужеродных древесных видов в естественные сообщества Сахалина и Курил не наблюдается.

— Может у древесных растений это не выражено?

Кирилл Корзников: Такие случаи все же бывают: робиния псевдоакация, клен американский уже наносят существенный вред аборигенным лесам в европейской части России, в Восточной и Западной Европе. В Америке наши дальневосточные виды: диморфант, шелковица и бархат внедряются в состав естественных широколиственных лесов.

— Какова ситуация с лесами в Южно-Курильском районе? Местное население волнуется, глядя на усыхающие хвойные деревья.

Кирилл Корзников: Устойчивая лесная экосистема не обязательно должна быть старовозрастной. Лес — это пестрый ковер, где крупные старые деревья перемежаются с молодыми и деревьями среднего возраста. Если говорить про Кунашир и местные климатические условия, которые позволяют успешно существовать не только хвойным деревьям, но и широколиственным, тут пейзаж усложняется еще больше. Здесь лес может быть из хвойных, широколиственных пород, старых, молодых, среднего возраста деревьев.

На ветровалах сейчас идет естественное лесовозобновление. В пределах участков вывалов ели аянской вполне неплохой подрост пихты. Там в будущем будут формироваться участки пихтовых лесов. Можно сказать, что здесь свободную нишу займет пихта, а иногда и широколиственные породы: диморфант, бархат, магнолия, рябина смешанная.

В целом, в настоящее время на ветровалах вулкана Менделеева и на других участках при зарастании доминирует пихта. Уже можно предполагать, что доля ели аянской в лесах сильно уменьшится, а доля пихты сахалинской увеличится. Ель Глена занимает маргинальные территории: либо на заболоченных равнинах, либо на вулканических отложениях, возможно, она останется там преобладающим видом.

— Будут ли продолжены ваши исследования в следующем году?

Кирилл Корзников: Сейчас ведется работа по созданию сводки растительного покрова на территории России. Важно отразить в ней своеобразные и уникальные южно-курильские многовидовые умеренные леса. Мы хотим, чтобы эти смешанные широколиственные леса заняли свое место в системе лесной растительности нашей страны. Для этого курильские леса надо изучить более подробно, потому что на данный момент в научной литературе нет их исчерпывающих характеристик: видовой состав, высота, сомкнутость. Это настоящее "белое пятно" растительности нашей страны.

Павел Крестов: Растительность в Японии и прилегающих районах описана хорошо, однако японская классификация не очень сбалансирована, поскольку они ее делали изолированно от общей мировой информации. В прошлом году был запущен проект "Растительность России", и мы сейчас проводим эту работу на Дальнем Востоке. Глобальная цель наших экспедиций — установить место сахалинских и курильских лесов в системе единиц международной классификации растительности.

Долгосрочная программа исследований команды на 2021-2025 годы предполагает выявление разнообразия растительного покрова юга Курильской гряды с фокусом на лесные сообщества, создание карты растительного покрова на основании данных наземных исследований и дистанционного зондирования Земли из космоса.

Лесные культуры* — искусственно созданные лесные насаждения; искусственное лесовосстановление, часто на нарушенных землях после технического этапа рекультивации земель.

Вид-интродуцент**— вид, чужеродный (новый) для данной местности, намеренно введенный в определенную экосистему, либо попавший туда случайно в результате деятельности человека.

Инвазивный вид*** — вид, вытесняющий другие виды и угрожающий биологическому разнообразию в данной местности.

Экспедиция из Владивостока: исследования Кунашира и Шикотана и климатическое моделирование

Новости по теме

Работникам Кроноцкого заповедника на Камчатке вынесли приговор по "делу об очистке"

В этот день, 30 марта, в 1955 году родился доктор исторических наук М.С. Высоков

Редкий вид жаворонка обнаружили на Кунашире

"Это и школа, и кузница абитуриентов для Тихоокеанского Медицинского"