На страже вечной мерзлоты. Как восстанавливается лес в Центральной Якутии

Ученые исследовали, как восстанавливается лес в Центральной Якутии после пожаров и вырубок, и как это влияет на состояние вечной мерзлоты в условиях глобального потепления. Результаты многолетней работы  опубликованы в журнале Polar Science. 

Леса, которые растут в северных широтах (их называют бореальные), — основные защитники вечной мерзлоты, спасающие ее от таяния. «Как изолятор, растительность предохраняет почву от перегрева, уменьшает количество солнечной радиации, которая достигает поверхности Земли. Сегодня эта функция леса становится особенно важной», — рассказывает заместитель директора Института мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН Александр Федоров.

В результате изменения климата с каждым годом увеличивается деятельный слой вечной мерзлоты, который тает летом и замерзает зимой. Таяние вечной мерзлоты приводит к неравномерному проседанию почвы, эрозиям, оползням и другим последствиям, которые оборачиваются катастрофой для дорог, коммуникаций и различных построек. Кроме того, высвобождается множество органических остатков, накопившихся в вечной мерзлоте за тысячелетия. Ими питаются микробы, выделяя углекислый газ и метан, — парниковые газы, которые считаются одними из главных виновников потепления. Получается замкнутый круг.

Кроме того, в Центральной Якутии, самой заселенной и освоенной территории Республики Саха, леса страдают из-за увеличения количества и площадей лесных пожаров, регулярных вырубок. В таких местах вечная мерзлота остается беззащитной, ее деятельный слой также неуклонно увеличивается.

Специалисты ИМЗ СО РАН изучили, как в таких условиях происходит процесс восстановления леса и как различные типы растительных ландшафтов (лиственничный лес, луга, березняки) влияют на вечную мерзлоту. Исследования проводили на стационарах «Умайбыт» (80 км к юго-западу от Якутска), «Спасская Падь» и «Нелегер» (25 и 35 км к северо-западу, соответственно), а также «Юкэчи» (50 км к юго-востоку). Типичный для Центральной Якутии лес — лиственница с подстилкой из брусники — сегодня растет здесь только небольшими островками. Большую часть территории занимают безлесые участки, березовые и смешанные леса, выросшие на месте пожарищ и лесозаготовок.

Ученых интересовала температура и толщина деятельного слоя вечной мерзлоты на участках с разным типом растительности. Температуру грунта измеряли в скважинах на глубине 10—20 метров, а также использовали данные для глубины 3,2 метра из российской базы RIHMI-WDC. Толщину деятельного слоя определяли в конце теплого сезона. В исследовании также использовались данные многолетних наблюдений: экспериментальная площадка «Умайбыт» была создана институтом в 1980—1981 годах, чтобы изучать, как восстанавливается вечная мерзлота после антропогенных нарушений (лес здесь заготавливали с 1930-х годов).

Выяснилось, что через десять лет после сплошных рубок температура грунта вырастает на 1°С, а толщина деятельного слоя увеличивается примерно до двух метров, что приводит к критическому состоянию вечной мерзлоты. Затем постепенно происходит самовосстановление мерзлотных ландшафтов. Сначала на нарушенных участках появляются березовые заросли, и через 20-30 лет становится заметно уменьшение толщины деятельного слоя. Температура грунта в то же время продолжает повышаться. Далее, в течение последующих 40-50 лет, на поврежденных местах вырастают вторичные березово-лиственничные леса, и состояние вечной мерзлоты стабилизируется.

Наблюдения мерзлотоведов зафиксировали интересный эффект во время сильного потепления 2005—2007 годов в Центральной Якутии, вызванного резким увеличением среднегодовой температуры воздуха и значительно более глубоким снежным покровом, чем обычно. В результате температура грунта на глубине 10-20 метров повысилась на 0,5 °С как в нетронутом лиственничном, так и во вторичном лиственнично-березовом лесу. Однако в последующие годы в местах, где рос вторичный лес, температура грунта стабилизировалась быстрее.

«На основании полученных данных мы проводим картографирование стадий восстановления лесов, с помощью которого можно прогнозировать темпы восстановления состояния многолетнемерзлых пород на нарушенных территориях. Интересно, что в условиях потепления климата, при восстановлении лесов мы наблюдаем понижение температуры грунтов на 0,3—0,5 оС, когда на открытых участках повсеместно наблюдается повышение температуры. Мы должны понимать, что здесь необходимо минимизировать воздействие человека, так как без леса такие ландшафты обречены на деградацию, и вторичное их использование возможно только через тысячелетие. Нельзя говорить, что в Якутии нет устойчивых территорий, по нашим исследованиям около 70 % площади не столь чувствительны к антропогенному воздействию, но сберечь разнообразие многолетнемерзлых пород и мерзлотных ландшафтов — одна из основных природоохранных задач, для которой сохранение бореальных лесов имеет важное значение», — отмечает Александр Федоров.