Изменение верхней границы лесо-лугово-степного пояса горных хребтов Иссыккульской котловины как следствие потепления климата
и деградация оледенения
Б.У. Абылмейизова
Институт геологии НАН Кыргызстана, Бишкек
Статья поступила в редакцию 9 июня 2005 г. Представлена членом редколлегии А.Н. Диких
Дан прогноз повышения верхней границы распространения ельников в котловине оз. Иссык-Куль на примере бассейна р. Чон-Кызыл-су.
Леса из ели Шренка (Picea schrenkiana Fisch et Mey), занимающие в горных районах Кыргызстана сравнительно небольшие площади, сосредоточены в основном в Иссыккульской и Нарынской областях (около 75% общей площади еловых лесов). По данным Департамента развития лесного хозяйства этой республики за 1998 г., в Иссыккульской области еловыми лесами покрыто всего 49278 га земли. Тем не менее, ельники играют важную экологическую роль.
До 1990-х годов общая площадь еловых лесов сокращалась в результате сильной антропогенной нагрузки (интенсивный выпас скота и вырубка древесины) и, как следствие, ослабевала эдификаторная, водорегулирующая и почвозащитная функция ельников. В последние годы отмечаются некоторые положительные тенденции роста площади лесов как за счет искусственных лесопосадок в нижней и средней частях лесной зоны, так и снижения антропогенной нагрузки. В верхней зоне лесо-лугово-степного пояса искусственное лесоразведение невозможно. Однако в условиях потепления климата и деградации оледенения верхняя граница этого пояса может сместиться в высокогорную часть альпийской зоны.
В качестве объекта исследований был выбран наиболее типичный и хорошо изученный бассейн р. Чон-Кызыл-су. Наш прогноз о замене субальпийских и альпийских лугов еловым лесом основан на анализе литературных источников, метеоданных и скудного статистического материала.
Как известно, горные ландшафты распределены по высотным поясам, что объясняется особенностями рельефа и климата соответствующего региона. На Тянь-Шане закономерное чередование природных высотных поясов нередко нарушается [9]. Например, ель в районе бассейна р. Энильчек достигает нижней границы ледниковой морены. Еще в 1960-е годы в результате отступания нижней границы альпийского пояса ельники проникали в субальпийский пояс и имели там широкое распространение, также как арча и ива [8]. В среднем нижняя граница альпийского пояса средней части Терскей Ала-Тоо проходит на высоте 3300 м, а субальпийского — около 3000 м.
В малый ледниковый период (ХП/Х]У—Х1Х вв. [7, 10]) ледники на Тянь-Шане располагались на 150—300 м ниже, чем в настоящее время, и спускались до высот, где сейчас господствует еловый лес. По данным спорово-пыльцевого анализа, приведенным в [5], прослеживается тесная связь изменения верхней границы ельников и динамики оледенения в голоцене. Так, в древнем голоцене в Иссыккульской котловине концы ледников находились на отметках 2600—2800 м, и еловый лес тогда не имел широкого распространения. В раннем и среднем голоцене долинные ледники отступили в высокогорную зону (3000—3200 м и выше), о чем свидетельствуют датировки торфяников Айламы [5]. Вслед за отступающими ледниками продвинулись ельники, которые достигли в позднесубатлантический период позднего голоцена максимального распространения.
Ледники начали отступать с середины XIX в. и отступают по сегодняшний день [6]. Установлена устойчивая деградация оледенения Северного Тянь-Шаня [3] (например, граница питания ледника Голу-бина с 1972 по 1986 г. поднялась на 130 м). С 1956 по 1995 г. наблюдается тенденция отступания ледника Кара-Баткак, расположенного на северном склоне хр. Тескей Ала-Тоо. В среднем каждый год язык этого ледника сокращается на 7—8 м, что влияет на температурный режим близлежащих территорий. При отступании ледника освобождаются большие пространства для заселения криофильными растениями альпийской зоны. Следом за альпийским поясом «потянутся» и субальпийские луга с редкими насаждениями арчи, а затем начнется поселение ели в местах, лишенных дернины, под кронами сопутствующих пород (арчи и ивы). Ель появляется на участках, ранее не занятых лесом, что подтвердили исследования разреза почвы под молодыми елями в субальпийском поясе, выполненные И.В. Русаковой.
Для верхней границы лесо-лугово-степного пояса, которая в бассейне р. Чон-Кызыл-су находится на высоте 3000 м, характерны тесные связи растительности и температурного режима ее местообитания. Растения в основном подчиняются условиям
Рис. 1. Верхняя зона лесо-лугово-степного пояса (ель с обнаженной поверхностной корневой системой) Fig. 1. Upper part of the forest-meadow-steppe belt (a spruce with the bare root system)
среды, меняется их видовой состав, обилие и жизненное состояние. Поскольку высокогорья имеют сложное расчленение рельефа, то сила воздействия метеоэлементов на древесную породу варьирует в зависимости от экспозиции и крутизны склонов.
В зависимости от особенностей экологических и климатических условий у любого вида растений появляются адаптивные признаки в строении и функционировании. На высоте более 3000 м распространены многолетнемерзлые породы, залегающие открыто или под почвой, поэтому в верхней зоне ле-со-лугово-степного пояса корневая система ели простирается горизонтально (рис. 1), и ели растут поодиночке, чтобы как можно больше использовать тепло с помощью кроны южной стороны (рис. 2).
Интенсивность радиального прироста древесины в верхних ельниках в большей степени зависит от температуры воздуха, чем от количества осадков, что подтверждается величинами коэффициента корреляции. Коэффициент корреляции температуры и прироста ели, растущей в верхней зоне лесо-лугово-степного пояса в бассейне р. Чон-Кызыл-су, на склоне северной экспозиции крутизной 25°, равен 0,54. Аналогичная зависимость от количества осадков очень слабая, обратная, коэффициент корреляции равен -0,1. В комплексе же влияние этих факторов на рост ели возрастает, коэффициент корреляции повышается до 0,63.
По данным 1970-х годов [1], еловый лес в бассейне р. Чон-Кызыл-су не растет выше уровней, где среднегодовая температура воздуха ниже -0,2°С, среднеянварская ниже -11°С, среднеиюльская ниже 10,1°С. Для других районов Тянь-Шаня эти цифры могут быть иными. Например, в бассейне р. Койлю на высоте 2800 м лес растет при среднеянварской температуре -18,6°С, среднеиюльской 10,2°С и среднегодовой -2,1°С. Обращают на себя внимание почти одинаковые среднеиюльские температуры на высоте 2800 м в бассейнах рек Чон-Кызыл-су и Койлю и разные среднеянварские и среднегодовые
Рис. 2. Верхняя граница лесо-лугово-степного пояса в бассейне р. Барскаун. Фото СМ. Архипова Fig. 2. Upper limit of the forest-meadow-steppe belt in the Barskaun river basin. Photo of S.M. Arkhipov
температуры, что подтверждает определяющее влияние температуры летнего периода на рост и распространение ели.
По последним оценкам, полученным на основе трех глобальных климатических моделей [4], за истекшее столетие среднегодовая температура на территории Кыргызстана повысилась на 2,5—3,0°С, а годовая сумма осадков увеличилась на 10—15% по сравнению с их нормой в 1961—1990 гг. В высокогорной зоне Ис-сыккульской котловины среднеиюльская температура увеличилась на 1,5°С, среднеянварская — на 3,6°С и среднегодовая — на 2,4°С, причем максимальное потепление приходится на весну. Эти оценки приблизительны, поэтому наши прогнозы по увеличению площади еловых лесов за счет поднятия верхней границы ельников также имеют ориентировочный характер, но вполне оправдываемы.
Согласно расчетам, если оправдается прогноз о потеплении климата и дальнейшем возрастании температуры к середине XXI столетия на 3—5°С [4], в бассейне р. Чон-Кызыл-су верхняя граница лесо-лугово-степного пояса поднимется от 3000 до 3150—3200 м.
Наши выводы о вероятном изменении высоты верхней границы леса в бассейне р. Чон-Кызыл-су в частности и во всей Иссыккульской котловине в целом основаны на анализе температур, ограничивающих продвижение елового леса вверх, установленных П.А. Ганом [1], и данных табл. 1. Если судить по среднеянварским температурам, эта граница может продвинуться до отметок 3200 м и более. Средне-июльские температуры позволяют еловому лесу подняться до 3150 м, а среднегодовые — до 3250 м. В среднем с современных отметок ель может продвинуться вверх на 150 м. При этом к общей площади леса бассейна р. Чон-Кызыл-су, которая составляет сейчас 19,925 км2, добавится еще 9,12 км2, при условии, что осыпи и голые скалистые склоны будут занимать 60% всей площади в интервале высот 3000—3150 м. Отметим, что полученные значения сдвига верхней границы лесо-лугово-степного пояса
Изменение среднемесячных и годовых температур в бассейне р. Чон-Кызыл-су*
Таблица 1
Высота Среднеянварская
над 1949-1968 после
ур. моря, м увеличения
на 3,6°С
Температуры Среднеиюльская 1949-1968 посл
увеличения на 1,5°С
Среднегодовая 1949-1968 посл
увеличения на 2,4°С
3300 -13,1 -9,5 8,0 9,5 -2,9 -0,5
3200 -12,9 -9,3 8,5 10,0 -2,5 -0,1
3100 -12,6 -9,0 8,9 10,4 -2,1 0,3
3000 -12,4 -8,8 9,3 10,8 -1,8 0,6
2900 -12,1 -8,5 9,8 11,3 -1,4 1,0
2800 -11,9 -8,3 10,1 11,6 -1,0 1,4
Использованы данные метеорологической станции Большая Кызыл-су и из [2].
в других областях Иссыккульской котловины могут быть иными — ель Шренка может расти и в более суровых климатических условиях Центрального Тянь-Шаня, как, например, в бассейне р. Койлю.
Возможность поселения ели определяется также характером приледниковой растительности (видовым составом и не сильной задернованностью). Хотя ель предпочитает расти на органических субстратах, она может поселяться и в трещинах скал, между камнями, если есть некоторое количество мелкозема. Основными почвообразующими растениями служат в первую очередь лишайники и мхи, а затем уже остальные представители криофитной растительности субальпийских и альпийских лугов. Сильное влияние на верхнюю границу распространения еловых лесов оказывают ледники.
О возможности продвижения ели вверх свидетельствует наличие елового редколесья в субальпийском поясе. Восстановление ели в высокогорьях тесно связано с арчой, ивой, кара
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.