Северная миграция широколиственного леса идет не по плану

Может ли бореальная тайга быть более устойчивой, чем считалось? Вопреки прогнозам моделей, предсказывающих её быстрое замещение широколиственными кленовыми лесами, экологическая история тайги демонстрирует удивительную устойчивость. Клены, в свою очередь, продвигаются на север медленнее, чем прогнозировалось. В результате, ожидаемый масштабный лесной переход может произойти не так быстро, как предполагалось.

Состав и структура лесов формируются сложными экологическими процессами под влиянием множества факторов, включая тип почвы, нарушения (пожары, ветровалы, вспышки насекомых), климат и способность видов адаптироваться. Бореальная тайга граничит на юге с широколиственным лесом, а между ними находится переходная зона — экотон, где смешиваются характеристики двух биомов. Исследования, проведенные учеными из Университета Квебека в Римуски (UQAR), сосредоточены на прошлой и современной динамике древостоев на северном пределе распространения таких видов, как сахарный клен.

Исторически климат естественным образом колебался. В теплый период среднеголоцена (8000–4000 лет назад) северная граница некоторых широколиственных видов смещалась более чем на 100 км севернее их нынешнего ареала. Однако последующее похолодание (неогляциал) обратило эту тенденцию вспять. Сегодня антропогенное глобальное потепление снова создает условия для миграции на север. Модели прогнозируют почти полное исчезновение современного смешанного экотона к 2100 году и замещение его лесами, где будет доминировать сахарный клен.

Однако новые данные показывают, что виды реагировали на прошлые изменения климата индивидуально. В отличие от других широколиственных пород, клены не достигли своего северного предела в теплый среднеголоцен. Они закрепились позже, когда средняя температура снизилась, а доля бореальных видов в экотоне возросла. Это кажется парадоксальным.

Объяснить это могут два фактора. Во-первых, сокращение бореальных хвойных пород в теплый период привело к уменьшению масштабов и интенсивности пожаров. Доминирующие тогда широколиственные виды (например, сосна веймутова) сомкнули полог леса, ограничив возможности для укоренения кленов. Возвращение хвойных и учащение крупных пожаров около 4000 лет назад создало временные просветы в пологе, которыми смогли воспользоваться более неприхотливые виды, например, красный клен.

Во-вторых, самые ранние свидетельства присутствия сахарного клена на его северной границе датируются лишь 2200 лет назад. Эта задержка может быть связана с тем, что красному клену потребовалось время, чтобы изменить свойства почв, сделав их пригодными для сахарного клена. Последний зависит от присутствия симбиотических микориз, отсутствующих в бореальных почвах, но общих с красным кленом. Микоризы помогают извлекать скудные питательные вещества, что критически важно для требовательного сахарного клена. Таким образом, экологическое взаимодействие двух видов клена могло облегчить позднюю экспансию сахарного клена на север.

Ретроспективные исследования дают новое понимание будущих сценариев. Прогностические модели могут недооценивать устойчивость бореального леса и переоценивать экспансию широколиственных видов. Экологическая история северных кленовых лесов предполагает, что для трансформации тайги в кленовый лес потребуются не десятилетия, а, возможно, тысячелетия, необходимые для подготовки почвы микоризами и видами-компаньонами.