Обнаружение замороженного леса указывает на будущие изменения альпийской экосистемы
Ученые из Университета штата Монтана считают, что замороженные остатки древнего леса, обнаруженные на 180 метрах выше современной границы леса на плато Биртут, могут предвещать возможные изменения альпийской экосистемы, если климат продолжит теплеть.
Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, описывает зрелый лес из сосны белокорой, сформировавшийся на высоте 3000 метров около 6000 лет назад, когда температуры теплого сезона в экосистеме Большого Йеллоустоуна были схожи с температурами середины-конца XX века. Лес процветал веками, пока около 5500 лет назад климат не начал охлаждаться из-за снижения летней солнечной радиации. Это сместило границу леса ниже по склону и преобразовало высокогорный ландшафт в альпийскую тундру, существующую сегодня.
Последующая вулканическая активность в Северном полушарии вызвала резкое падение уже снижающихся температур. Сосновый лес был быстро погребен во льду, где и сохранялся, пока ледяной участок не начал таять в последние годы. Это открытие стало первым свидетельством из альпийского района экосистемы, указывающим, что зрелые леса формировались выше по склону в более теплые периоды.
«Это довольно драматичное свидетельство изменения экосистемы из-за потепления температуры. Это удивительная история о том, насколько динамичны эти системы», — сказал соавтор исследования Дэвид МакВети.
Исследователи объясняют, что ледяные участки, в отличие от ледников, не текут. Они медленно и почти непрерывно накапливали лед, «позволяя сохранять отложенные материалы, такие как пыльца, уголь и макрофоссилии, в своих замерзших слоях». Идея изучить ледяные участки на плато Биртут для получения данных о климате и условиях окружающей среды за последние 10 000 лет возникла после работы археолога Крейга Ли, который в 2007 году обнаружил часть древнего атлатла возрастом 10 300 лет.
В 2016 году Ли, МакВети и палеоклиматолог Геологической службы США (USGS) Грег Педерсон начали собирать информацию об изменениях окружающей среды и прошлой деятельности человека на ледяных участках плато. Для воссоздания полной истории замороженного леса команда проанализировала слои изотопов воды и органических материалов в кернах льда, а Педерсон собрал образцы древесины древних деревьев для радиоуглеродного датирования.
Работа доказала, что граница леса на плато смещалась вверх в ответ на региональное потепление, и сосновый лес процветал 500 лет, пока климатические условия оставались умеренными и влажными.
Результаты исследования показывают, что текущие климатические условия могут привести к перемещению деревьев вверх по склону в районы плато, которые сейчас являются тундрой. Педерсон подчеркивает, что хотя результаты исследования специфичны для данного места, существуют сильные связи с климатическими факторами, контролирующими высоту границы леса по всему миру.
«Температуры вегетационного периода являются основным контролирующим фактором для высоты и широты границы леса. Однако на отдельных участках другие факторы, такие как влажность, ветер, снежный покров и антропогенное воздействие, могут играть важную роль в определении структуры леса и его высотных пределов», — отметил Педерсон.
По словам МакВети и Педерсона, невозможно точно предсказать, как будут выглядеть будущие леса на границе леса на плато Биртут с точки зрения плотности, распределения или состава видов деревьев. Граница леса, вероятно, поднимется по мере потепления климата, но уровень осадков определит структуру и протяженность нового леса.
Изменения будут иметь серьезные последствия для будущей экосистемы. Меньший снежный покров на больших высотах повлияет на запасы воды ниже по течению для орошения и выработки электроэнергии. Если леса начнут формироваться в тундре, условия для горючих материалов могут резко измениться, потенциально увеличивая риск лесных пожаров.
«Вот почему исследования прошлых экологических изменений — это больше, чем просто интересные научные работы. Они имеют гораздо более широкие последствия для ресурсов, от которых мы все зависим», — заключил Педерсон.