Красноярские учёные рассказали, как сосна сибирская приспосабливается к изменениям климата

Учёные Института экологии и географии СФУ провели исследование, чтобы определить индикаторы, позволяющие выявлять индивидуальные особенности деревьев сосны сибирской — благодаря этим особенностям деревьям удаётся сохранять жизнеспособность в самых неблагоприятных условиях, поддерживать морозостойкость при временном повышении температуры в зимний период и устойчивость к возникающему водному дефициту.

В условиях глобального изменения климата проблема приспособления растений к неблагоприятным факторам окружающей среды набирает актуальность. Многие виды хвойных деревьев начинают менять устоявшиеся границы ареала. Южная граница хвойных лесов сдвигается из-за снижения влажности, а северная (верхняя) граница изменяет свой контур из-за ощутимого повышения температуры последних лет. Учёные полагают, что эти процессы уменьшают способность лесов эффективно поглощать углерод, а это может провоцировать усиление парникового эффекта.

«Мы изучали горные леса, поскольку это прекрасный полигон для исследований. Если в широтном направлении нужно преодолеть десятки и сотни километров, чтобы дойти от южной до северной границы пояса хвойных лесов, то в условиях высотной поясности путь занимает несколько десятков или сотен метров. Воздействие изменения климата на сдвиг темнохвойного пояса можно оценить визуально в течение нескольких часов пути. Однако это делает горные леса очень уязвимыми к климатическим изменениям», — рассказала руководитель исследования, доцент кафедры экологии и природопользования СФУ Нина Пахарькова.

Известно, что распространению сосны сибирской «помогает» кедровка, разнося семена и закапывая их в мох и подстилку. Многие из этих семян впоследствии прорастают, но только малый процент сеянцев становится взрослыми деревьями. При этом доля таких «счастливчиков» под пологом леса значительно выше, чем на открытой местности. Поэтому важно понимать, какие особенности этих экземпляров позволяют им выживать в суровых условиях гор.

«Наша группа изучает самые разные эффекты, которые оказывают на хвойные растения меняющиеся условия окружающей среды. Есть данные, согласно которым повышение температуры, например, в горах Кузнецкого Алатау (Кемеровская область) оказывает стимулирующее влияние на деревья, на их радиальный прирост. Однако в то же время существуют значительные риски, связанные с потеплением. Например, процесс выхода хвойных из состояния зимнего покоя во время кратковременных оттепелей. Временное повышение температуры в условиях высокой инсоляции (большого количества солнечных лучей) может вызвать возобновление фотосинтетической активности, которая сопровождается возобновлением газообмена и испарением воды. Но почвы ведь ещё холодные, непрогретые! Такая ситуация приводит к дефициту воды, высыханию хвои, и даже гибели деревьев», — отметила Нина Пахарькова.

Чтобы узнать приспособительный потенциал конкретного вида хвойных к изменениям климата, учёные рассматривали функциональные характеристики хвои сосны сибирской (Pinus sibirica du Tour), произрастающей в районе природного парка «Ергаки» на Западном Саяне.

В весенние месяцы и в середине лета участники научного коллектива собрали побеги сосны сибирской на разной высоте над уровнем моря для последующего определения глубины зимнего покоя, пигментного состава хвои и других физиологических и биохимических показателей. В настоящее время уже получены первые результаты.

Среди модельных деревьев с четырёх пробных площадей, расположенных на разной высоте над уровнем моря (причём два верхних участка находятся выше границы леса), учёными были выбраны экземпляры с минимальными и максимальными показателями флуоресценции хлорофилла. Подтвердилось, что эти показатели тесно связаны с особенностями пигментного состава и массой хвои. По мнению многих исследователей, флуоресценция хлорофилла является перспективным методом для выяснения фенотипа растений. Таким образом можно будет определить наиболее стрессоустойчивые и продуктивные экземпляры сосен, способные выжить в самых экстремальных условиях выше ныне существующей верхней границы леса и стать основой для формирования лесных экосистем в этих краях.

Вполне вероятно, что данные, полученные научным коллективом Института экологии и географии СФУ на верхней границе леса в условиях высотной поясности, будут верными и в широтном направлении для северной границы ареала.

Исследование проводится при поддержке проекта РНФ «Внутрипопуляционная изменчивость экофизиологических признаков деревьев сосны сибирской (Pinus sibirica Du Tour) в условиях изменения климата».