Публикуем отрывок из книги «Прогноз погоды на сто лет. Как меняется климат Земли и что с этим делать» (издательство «Фитон XXI»), вошедшей в лонг-лист премии «Просветитель». Автор — популяризатор науки Тимофей Чернов, канд. биол. наук по специальности «микробиология». Книга включает экскурс в историю климата, а также ответы на сакраментальные вопросы: кто виноват в глобальном потеплении, что нам предстоит и что можно предпринять.
Потепления и похолодания прошлого всегда приводили к изменению биоклиматических зон планеты. В ледниковом периоде в Северном полушарии раскинулась тундростепь, а зона тропических лесов прижалась к экватору. Во время потеплений тропические леса, наоборот, захватывали высокие широты. Нынешнее глобальное потепление в этом смысле не уникально: изменение условий окружающей среды приводит к изменению ареалов тысяч видов различных живых существ. Переселяются целые экосистемы. Главным трендом этого движения стало глобальное перемещение теплолюбивых видов в ранее прохладные регионы: из низких широт в сторону полюсов Земли. Полторы тысячи лет назад климатические изменения в Евразии, вероятно, привели к Великому переселению народов. Нынешнее изменение климата приводит к Великому переселению природы в масштабах всей планеты.
Самые яркие изменения, как всегда, заметны в Арктике. Более теплое лето и отступление мерзлоты открывают дверь в тундру для древесной растительности. Граница лесной зоны постепенно сдвигается на север, и уже к середине нашего века деревья заселят от четверти до половины той территории, которая совсем недавно была занята в основном мхами и низкорослыми кустиками северных ягод 1. И здесь работают механизмы положительной обратной связи: деревья и кустарники задерживают снег, под которым почва меньше промерзает зимой, так что уровень многолетней мерзлоты понижается еще сильнее.
Растения в тундре становятся крупнее: регулярные наблюдения по всей Арктике показали, что за последние тридцать лет тундровые растения стали в среднем на 8 см выше, и не только за счет проникновения более крупных растений с юга, но и благодаря более активному росту местных видов [1]. К концу века высота растений в тундре по прогнозу увеличится еще на 20–60%.
Крупные растения дают больше пищи для животных. Увеличивается численность гнездящихся в Арктике перелетных птиц: например, гренландская популяция белощекой казарки (Branta leucopsis) с середины прошлого века выросла в целых десять раз [2]. С другой стороны, теплолюбивые травы в тундре вытесняют ягель — группу медленно растущих лишайников, которыми питаются северные олени; для них это практически единственный зимний источник пищи.
Потепление, деревья и обильный корм приманивают в Арктику лесных животных. В арктической Аляске обосновались зайцы, лоси, а также звери, чья инженерная деятельность трансформирует целые экосистемы, — бобры. Привлеченный ростом деревьев и наличием незамерзающих участков воды в реках, канадский бобр (Castor canadensis) с начала века продвигался на север Аляски со средней скоростью 8 км в год [3]. На спутниковых снимках видно, что на реках северо-запада Аляски за это время возникло множество новых бобровых плотин. Запруды вызывают затопление тундры, застойное переувлажнение, таяние мерзлоты и в результате — выделение метана. Воздушная съемка в широком спектре показала, что поток метана из бобровых запруд в полтора раза больше, чем из других водоемов арктической Аляски [4]. Положительные обратные связи глобального потепления порой очень хитро устроены: потепление в Арктике поддерживает рост деревьев, деревья привлекают бобров, бобры создают запруды и в результате способствуют выделению новых парниковых газов.
Великое переселение происходит и на суше, и в море. Из-за меняющейся температуры воды множество морских видов, от мельчайшего планктона до крупных животных, осваивают высокие широты, которые раньше были для них слишком холодными. Причем ареалы морских организмов сдвигаются к полюсам в несколько раз быстрее, чем на суше: со средней скоростью 6 км в год [5].
Вдоль берегов Европы смещаются на север ареалы ценных промысловых видов: атлантической трески, пикши, скумбрии. Последнее время увеличиваются их популяции в Норвежском и Баренцевом морях. Однако это не значит, что рыбы станет больше. С переселением этих видов привычные районы вылова будут сокращаться, как уже давно происходит с популяцией трески в более южном (несмотря на название) Северном море. В Тихом океане происходит такое же «освоение Арктики». Тихоокеанская треска, минтай и камбала в Беринговом море двигаются на север, ближе к арктическим берегам Аляски [6].
Арктические воды становятся новым домом для горбуши, одной из самых многочисленных лососевых рыб. Горбуша родом с северных берегов Тихого океана, но люди также завезли ее в Европу. Северный Ледовитый океан сейчас теплеет и освобождается ото льда, так что обе популяции горбуши — азиатская и европейская — плывут на север вдоль берегов Арктики. В какой-то момент они должны встретиться где-то на побережье Восточно-Сибирского моря, и тогда непрерывный ареал будет покрывать всё северное побережье Евразии, от востока до запада.
Новые районы для лова горбуши? Потенциально — да, но уж слишком далекие и неудобные. Промышленное рыболовство в Арктике пока не развито, да и популяция горбуши вряд ли скоро достигнет там достаточной плотности. При этом расселение горбуши может приносить и проблемы. Например, Исландия пытается сдерживать ее распространение, опасаясь, что чужак будет конкурировать с традиционной для исландских рыбаков (и в несколько раз более дорогой) дикой семгой.
Другая ценная лососевая рыба — кета — тоже мигрирует из-за глобального потепления, уходя от берегов Кореи и Японии в северную часть Японского моря. В Японии рыбзаводы стабильно выпускают молодь кеты в реки. Обычно проходные лососи (к которым относится кета) возвращаются из моря на нерест в те реки, где они появились на свет, однако теперь из-за потепления кета не желает возвращаться. Уловы в Японии снизились более чем вдвое по сравнению с 1990-ми годами, зато на Курильских островах численность кеты, наоборот, растет.
Не только отдельные виды, но и целые биоклиматические зоны по всей Земле перемещаются под влиянием потепления. Экосистемы Крайнего Севера в процессе этого великого сдвига оказываются действительно крайними: отступать дальше на север им некуда. На месте арктических пустынь, практически лишенных растительности, постепенно развивается покрытая мхами и лишайниками тундра. В южную тундру тем временем проникают деревья, постепенно превращая ее в лесотундру. Горы повторяют этот глобальный процесс в миниатюре: теплолюбивые растения и животные поднимаются всё выше по склонам, вытесняя специфическую высокогорную биоту.
Положительные обратные связи глобального потепления порой очень хитро устроены: потепление в Арктике поддерживает рост деревьев, деревья привлекают бобров, бобры создают запруды и в результате способствуют выделению новых парниковых газов
В России в течение XXI века хвойные леса с юга будут частично замещаться лиственными лесами умеренного климатического пояса2. Это не самые хорошие новости для лесного хозяйства, поскольку для производства стройматериалов больше подходят хвойные породы деревьев.
В то же время в сухих регионах Азии, Африки, Северной и Южной Америки часть лесов сменится степями и саваннами (или их аналогами на этих континентах). К изменению климата здесь добавляется влияние более частых пожаров, после которых лес не сможет восстановиться в новых климатических условиях. Например, на западе США примерно половина территорий, которые сейчас покрыты лесом, к концу XXI века может быть замещена травами и кустарниками [7].
Раз теплолюбивые виды поселяются в регионах, которые раньше были для них слишком холодными, а природные зоны постепенно смещаются в более высокие широты, можно было бы ожидать, что будут расширяться и тропические леса. Во время предыдущих потеплений в истории Земли происходило именно так. Расширение тропических лесов стало бы действительно положительным последствием изменения климата для биосферы, поскольку среди всех экосистем суши именно они поддерживают наибольшее биоразнообразие, обладают колоссальной биологической продуктивностью и даже сами могли бы немного смягчить глобальное потепление.
Однако в нашем случае надеяться на распространение тропических лесов, увы, не стоит. Чтобы тропические леса расширяли свою географию, для них по крайней мере должно быть свободное место. Сейчас же в тропических широтах по всему миру уже изрядно сократившиеся участки естественных лесов окружены ландшафтами, созданными человеком. Их обступают рисовые поля, плантации фруктовых деревьев, масличной пальмы, каучуконосной гевеи и других товарных культур, расчищая место под которые люди уже вырубили миллионы гектаров тропических лесов. Если изменение климата в каких-то регионах и способствовало бы их расширению, чаще всего тропическим лесам просто некуда расширяться.
И даже если свободное место есть, тропические леса зачастую оказываются весьма привередливыми. Во время экспедиции в Южном Вьетнаме я видел участки, на которых биологи в 1990-х годах ради эксперимента попытались возродить тропический лес. На краю национального парка Донгнай, на заброшенном сельскохозяйственном поле, которое когда-то было лесом, люди высадили два десятка видов местных тропических деревьев. Уже через пару лет почти половина саженцев погибла. Несмотря на заботу человека об этих посадках, спустя тридцать лет они представляют собой лишь жалкое подобие раскинувшегося рядом естественного тропического леса. Неподалеку пустуют несколько гектаров бывших сельскохозяйственных полей, на которых люди не высаживали деревья, и там у тропического леса нет шансов — эти земли покрылись трехметровой слоновой травой (Pennisetum purpureum), в густых зарослях которой не получится прорасти ни одному дереву.
Подобную ситуацию можно наблюдать во многих тропических регионах, где леса с богатым биологическим разнообразием даже при помощи человека восстанавливаются очень медленно или отказываются расти совсем. Если учесть, что в последние десятилетия люди вырубали тропические леса с намного большим энтузиазмом, чем сажали, прогноз изменения их площади на ближайшее будущее не самый утешительный.
Проблема с «переездом» касается не только тропических лесов. Многие животные и растения в результате изменения климата окажутся вне привычных климатических условий, но при этом не смогут присоединиться к «великому переселению природы». Если среда будет меняться слишком быстро, организмы, неспособные к быстрому размножению и распространению, просто не успеют адаптироваться или мигрировать в соседние области. Особенно это касается редких видов, зажатых в границах заповедных территорий. Пространство вокруг их маленького защищенного ареала уже освоено человеком, так что им некуда переезжать. Прогноз для тридцати тысяч биологических видов, населяющих экосистемы по всей Земле, показал, что при жестком сценарии потепления лавинообразная утрата локального биоразнообразия в тропических лесах начнется уже в середине нашего века и будет постепенно распространяться в более высокие широты [8].
Изменение климата открывает дорогу прежде всего нетребовательным инвазивным (заносным) видам, которые быстро становятся захватчиками новых территорий. Например, американский кактус опунция внезапно оккупировал склоны холмов в Швейцарии. Разные виды опунции уже давно стали массовыми в Средиземноморье, где климат схож с условиями в ее родной Мексике и на юге США, но не в снежных Альпах. Однако теперь снежный сезон в альпийских предгорьях короче на целый месяц, и опунция чувствует себя там намного вольготнее. На некоторых южных склонах в кантоне Вале колючий суккулент захватил уже почти треть поверхности, и хотя швейцарцы борются с ним, эти попытки практически бесполезны.
Нередко растения, которые активнее всего распространяются благодаря потеплению, оказываются сорняками. Площадь расселения и скорость роста сорных растений на полях увеличивается, а значит, растет потребность в гербицидах или специальной обработке почвы. Всё лучше чувствуют себя и некоторые насекомые-вредители. Как и другие виды живых существ, они постепенно распространяются в те регионы, где раньше им было слишком холодно, и осваиваются на новых сельскохозяйственных землях.
Итальянский прус (Calliptamus italicus) — насекомое из семейства саранчовых, активный вредитель посевов. Его естественная среда обитания — степная зона Евразии и Средиземноморье, но в последнее время ареал пруса расширяется на север. Получивший название в честь Италии, он постепенно расселяется из Южной Европы в Центральную и Северную. В 2019 году итальянский прус был впервые обнаружен в Нидерландах. В России граница его распространения к концу века может отодвинуться уже на сотни километров к северу, где он будет угрожать сельскохозяйственным культурам [9]. Так к списку климатических проблем, которые звучат как библейские проклятия: засуха, потоп и засоление земель — можно прибавить еще и нашествие саранчи.
Итальянский прус лишь единичный пример. Также расширяют свои ареалы хлопковая и кукурузная лиственная совки, вредящие фруктовым садам мухи-пестрокрылки и множество других вредителей. Не только насекомые, но и грибные, бактериальные и вирусные болезни растений, по прогнозам FAO (Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН), будут распространяться шире благодаря потеплению. Вредители ежегодно уничтожают до 20% всего мирового урожая, и по мере изменения климата это число будет расти.
Активнее всего вредители распространяются в умеренных широтах благодаря более мягким зимам. Ученые из США смоделировали, как ожидаемое распространение вредителей повлияет на урожайность трех главных мировых продовольственных культур: пшеницы, риса и кукурузы [10]. Наибольшие проблемы грозят пшенице, которая в основном растет в умеренном климате. Выращиваемый в тропических районах рис понесет наименьший урон, а последствия для кукурузы, которая приживается в разнообразных климатических условиях, будут промежуточными. Тем не менее пострадают все культуры. Каждый следующий градус по Цельсию увеличит суммарные потери урожая по вине вредителей на 10–25%. В некоторых жарких тропических районах, например в Бразилии, потепление может сократить численность вредителей, однако всему остальному миру надо готовиться ко всё большему распространению паразитов и болезней растений. Но только ли растений? Увы, нет. Переносчики болезней людей также активизируются.
Каждой весной во многих странах Северного полушария выпускают памятки, как избежать неприятной встречи с иксодовыми клещами: закрытая обувь, длинные штаны, репеллент, тщательный осмотр после прогулок на природе. Опасность представляют районы, где клещи могут быть переносчиками вируса энцефалита. Если нанести эти районы на карту, получится длинный, пересекающий всю Евразию пояс, вытянутый с запада на восток в пределах лесной зоны. В последние десятилетия этот пояс медленно, но верно расширяется на север. В Якутии частота укусов клещами увеличилась в 40 раз с начала века [11]; в 2023 году несколько районов республики уже признаны эндемичными по распространению энцефалита. Архангельская область стала одним из лидеров по заболеваемости среди российских регионов, хотя еще в 1980-х годах статистика была практически нулевой. Появляются новые районы обитания иксодовых клещей в Швеции и Финляндии.
Распространение энцефалита зависит не только от климата, но и от многих других причин, включая состояние лесов и численность диких животных — носителей вируса. Однако климат иногда влияет совсем неочевидным образом. Например, рост заболеваемости в Скандинавии отчасти объясняется тем, что в теплые дни (а их бывает всё больше) люди чаще отдыхают на природе или отправляются в лес за грибами, рискуя быть укушенными клещами [12]. По прогнозам, клещевой энцефалит продолжит распространение на севере Европы, и потепление играет в этом не последнюю роль.
Похожим образом обстоит дело с другой болезнью, которую переносят иксодовые клещи, — боррелиозом, или болезнью Лайма. Это бактериальное заболевание родом с американского континента, основной район его распространения — северо-восток США. За последние тридцать лет заболеваемость там увеличилась вдвое. Скорее всего, основной причиной стал не климат, а рост популяций белохвостых оленей — носителей боррелиоза в дикой природе.
Однако исторический ареал болезни Лайма уже давно не единственный. Птицы переносят зараженных клещей в район Великих озер и Канаду, где (вот теперь уже благодаря потеплению) они прижились и образовали новый большой ареал. Заболеваемость боррелиозом в Канаде многократно выросла с начала нашего века [13]. Болезнь также широко распространилась в Европе. Рост количества заболевших в Норвегии, по-видимому, напрямую объясняется потеплением, а в Шотландии на заболеваемость мог повлиять трех-четырехкратный всплеск численности оленей с 1960-х годов, как минимум отчасти вызванный более мягкими зимами. Модели прогнозируют, что угроза заражения в Европе будет расти, но в случае смягчения глобального потепления3 риск всё же может снизиться [14].
Меняются ареалы и других болезней, переносимых клещами. Конго-крымская геморрагическая лихорадка за последние двадцать лет распространяется шире в Средиземноморье и Восточной Европе. По прогнозам, она будет проникать дальше на север — уже были случаи заражения на юге Германии и в Швейцарии.
Не только иксодовые клещи, но и другие переносчики заболеваний распространяются на север из тропических и субтропических широт. Азиатские тигровые комары (Aedes albopictus), родом из Юго-Восточной Азии, попали в Европу и теперь активно осваивают более высокие широты, за двадцать лет добравшись из Средиземноморья до северных регионов Франции и Бельгии. Азиатские тигровые комары могут переносить целый букет заболеваний вирусной природы, например лихорадки денге, Зика и Западного Нила. Хотя Европа не эндемичный регион для этих болезней, но если какой-нибудь турист приедет из путешествия заболевшим, то комары могут передать вирус другим людям.
Потепление перекраивает биоклиматическую карту Земли, перемещая целые экосистемы. Тысячам видов живых существ придется спешно адаптироваться к этим изменениям, и их разнообразие наверняка пострадает. Для человека «великое переселение природы» может как грозить проблемами, так и открыть новые возможности в некоторых регионах (например, рыболовство в Арктике). Но даже благие перспективы требуют времени и средств для реализации. Быстрые перемены всегда неудобны. Дать и природе, и человеку чуть больше времени для адаптации и снизить интенсивность глобального экологического стресса — вот задача максимум на ближайший век.
1. Bjorkman A. D., Myers-Smith I. H., Elmendorf S. C. et al. Plant functional trait change across a warming tundra biome // Nature. 2018. Vol. 562. P. 57–62. doi.org/10.1038/s41586-018-0563-7.
2. Doyle S., Cabot D., Walsh A. et al. Temperature and precipitation at migratory grounds influence demographic trends of an Arctic-breeding bird // Global Change Biology. 2020. Vol. 26. P. 5447–5458. doi.org/10.1111/GCB.15267.
3. Tape K. D., Jones B. M., Arp C. D. et al. Tundra be dammed: Beaver colonization of the Arctic // Global Change Biology. 2018. Vol. 24. P. 4478–4488.
doi.org/10.1111/GCB.14332.
4. Clark J. A., Tape K. D., Baskaranet L. et al. Do beaver ponds increase methane emissions along Arctic tundra streams? // Environmental Research Letters. 2023. Vol. 18: 075004.
doi.org/10.1088/1748-9326/ACDE8E.
5. Lenoir J., Bertrand R., Comte L. et al. Species better track climate warming in the oceans than on land // Nature Ecology & Evolution. 2020. Vol. 4. P. 1044–1059.
doi.org/10.1038/s41559-020-1198-2.
6. Stevenson D. E., Lauth R. R. Bottom trawl surveys in the northern Bering Sea indicate recent shifts in the distribution of marine species // Polar Biology. 2019. Vol. 42. P. 407–421.
doi.org/10.1007/S00300-018-2431-1.
7. Kodero J. M., Felzer B. S., Shi Y. Future transition from forests to shrublands and grasslands in the western United States is expected to reduce carbon storage // Communications Earth & Environment. 2024. Vol. 5: 78. doi.org/10.1038/s43247-024-01253-6.
8. Trisos C. H., Merow C., Pigot A. L. The projected timing of abrupt ecological disruption from climate change // Nature. 2020. Vol. 580. P. 496–501. doi.org/10.1038/s41586-020-2189-9.
9. Popova E. N., Semenov S. M., Popov I. O. Assessment of possible expansion of the climatic range of Italian locust (Calliptamus italicus L.) in Russia in the 21st century at simulated climate changes // Russian Meteorology and Hydrology. 2016. Vol. 41. P. 213–217. doi.org/10.3103/S1068373916030079.
10. Deutsch C. A., Tewksbury J. J., Tigghelaar M. et al. Increase in crop losses to insect pests in a warming climate // Science. 2018. Vol. 361. P. 916–919.
doi.org/10.1126/science.aat3466.
11. Vladimirov L. N., Machakhtyrov G. N., Machakhtyrova V. A. et al. Quantifying the Northward Spread of Ticks (Ixodida) as Climate Warms in Northern Russia // Atmosphere. 2021. Vol. 12: 233.
doi.org/10.3390/atmos12020233.
12. Gilbert L. The Impacts of Climate Change on Ticks and Tick-Borne Disease Risk // Annual Review of Entomology. 2021. Vol. 66. P. 273–288. doi.org/10.1146/ANNUREV-ENTO-052720-094533.
13. Ogden N. H., Lindsay L. R. Effects of Climate and Climate Change on Vectors and Vector-Borne Diseases: Ticks Are Different // Trends Parasitol. 2016. Vol. 32. P. 646–656.
doi.org/10.1016/j.pt.2016.04.015.
14. Li S., Gilbert L., Vanwambeke S. O. et al. Lyme disease risks in europe under multiple uncertain drivers of change // Environ Health Perspect. 2019. Vol. 127: 067010.
doi.org/10.1289/EHP4615.
1 Не стоит думать, что тундра превратится в густую тайгу. В первую очередь на север распространяются низкорослые формы деревьев, которые поселяются по берегам рек, а на возвышенностях остается типичная тундровая растительность.
2 По сценарию RCP 8.5 площадь вечнозеленых хвойных лесов в России к концу века может сократиться более чем вдвое, а площадь широколиственных лесов умеренного пояса — вырасти более чем вдвое.
3 Согласно оптимистичному сценарию RCP 2.6.
(6 оценок, среднее: 4,00 из 5)
Загрузка...