«Наука в Сибири»
№ 3-4 (2139-2140)
23 января 1998 г.
МЕРИДИАН НАУЧНОГО СОТРУДНИЧЕСТВА
Е.Петренко,
зам.директора Института леса им. В.Н.Сукачева СО РАН,
кандидат биологических наук;
Е.Муратова,
зам. директора Сибирского международного центра
экологических исследований бореальных лесов, доктор биологических
наук.
Обеспокоенность мирового научного сообщества состоянием среды на
нашей планете приобретает разные формы. Чаще всего она
реализуется созданием объединений (ассоциаций, программ,
проектов) исследователей разных стран, прилагающих усилия для
решения определенных проблем. Примером может служить
интернациональная геосферно-биосферная программа IGBP,
аккумулирующая профессиональные интересы специалистов,
анализирующих отдельные элементы биосферы. Так, биосферные
аспекты гидрологического цикла исследуются в рамках входящего в
программу проекта IGBP-ВАНС, глобальной химии атмосферы
IGBP-IGAC, влияние глобальных изменений на наземные экосистемы
IGBP-GCTE, глобальных изменений в прошлом — проекта PAGES. Для
решения крупных задач усилия ученых разного профиля интегрируются
обычно в мультидисциплинарные проекты. К таковым относится проект
IGBP-NES, имеющий целью изучение глобальных изменений в Северной
Евразии.
Масштабы проблемы определили целесообразность выделения в этом
обширном регионе приоритетных территорий для многолетних
исследований, что было сделано на совещании в Цукубе (Япония,
1955). К ним отнесены бассейны рек Лена (Дальневосточный
трансект) и Енисей (Сибирский трансект). Параллельные
исследования по огромным профилям (трансектам), охватывающим
разнообразие природных комплексов, обусловленное зональными
изменениями в широтном направлении, создают предпосылки для
выявления основных закономерностей функционирования этих
своеобразных экосистем. Такой подход к анализу экологического
своеобразия регионов апробирован ранее на трансектах Канады,
Аляски, Северной Европы. Реализация исследований на Сибирских
трансектах дополнит единый комплекс наблюдений, экспериментов и
создает фактическую основу для моделирования различных процессов,
организации баз данных и геоинформационных систем.
Сибирский трансект пронизывает лесные ландшафты Енисейского меридиана. Более 35 лет они исследуются сотрудниками Института леса им. В.Н.Сукачева на опорных стационарах: от Эвенкии до гор Западного и Восточного Саяна. В последние годы в полевых исследованиях непосредственное участие принимают также ученые зарубежных стран (США, Японии, Швейцарии, Германии, Швеции, Канады, Италии и др.). В масштабных экспедициях с участием специалистов из Швейцарии, США, Италии собраны уникальные данные для реконструкции климата Сибирской Субарктики дендрохронологическими методами: определяются параметры биогеохимических циклов, в том числе и при воздействии лесных пожаров в зоне средней и северной тайги (совместно с учеными Японии, Канады, США, Германии); со специалистами США исследуются особенности консортивных отношений дендрофильных насекомых с лесной растительностью, разрабатываются принципы экосистемного управления лесами, создание геоинформационных систем (ГИС); изучается видовое разнообразие и роль в лесообразовательном процессе лиственницы (с лесоводами Швеции и Норвегии).
Познание сибирской тайги сегодня становится реальным, благодаря российским и международным проектам, грантам, соглашениям. Леса Енисейского меридиана стали полигоном для изучения наземных экосистем в результате научной кооперации. Вероятно поэтому предложение о проведении международного совещания (рабочей группы IGBP--NES) в Красноярске получило активный отклик специалистов широкого профиля. Совещание, которое прошло в сентябре 1997 г., было организовано Институтом леса им. В.Н.Сукачева СО РАН и Сибирским международным центром экологических исследований бореальных лесов по инициативе и при поддержке СО РАН и IGBP. В его названии — "Пространственно-временные характеристики изменчивости экосистем высоких широт (Сибирский IGBP трансект)" -- отразились задачи первого этапа исследований по проекту.
В совещании приняли участие российские ученые из Москвы, Санкт-Петербурга, Екатеринбурга, Новосибирска, Томска, Красноярска, Иркутска, Хабаровска, а также 26 исследователей из 10 зарубежных стран — Австралии, Австрии, Англии, Германии, Канады, Польши, США, Финляндии, Швейцарии, Японии. Представители известных научных коллективов сделали 40 докладов, в которых анализировались механизмы функционирования экосистем, влияние на них различных факторов, в том числе изменений климата, а также факторов, связанных с деятельностью человека. Среди авторов докладов был лауреат Нобелевской премии П.Крутцен, обнаруживший в 70-х годах разрушающее действие фреонов на озоновый слой атмосферы Земли. В совещании участвовал даже один зарубежный университет штата Северная Каролина, США. Интересная информация содержалась и в 32 стендовых докладах.
Тематика докладов концентрировалась вокруг следующего ряда проблем:
1. Оценка эффекта глобальных изменений климата на круговорот углерода и других элементов, на состав и структуру экосистем;
2. Прямые и косвенные данные по долговременной динамике бореальных лесов северной Евразии;
3. Изучение эффекта воздействия глобальных изменений на водно-энергетический обмен атмосферы Земли и на почвенно-водный режим в экосистемах;
4. Влияние значительных по масштабу и действию факторов (пожаров, массовых размножений насекомых-фитофагов, оттаивания вечной мерзлоты) на биогеохимический круговорот, структуру, функции и состав экосистем;
5. Организация исследований вдоль Сибирского трансекта в сочетании с пространственно-временным анализом и моделированием.
В докладе исполнительного директора проекта IGBP--GCTE В.Стеффена (Австралия) было подчеркнуто своеобразие экосистем высоких широт, обращено внимание на возможные последствия глобальных изменений климата — таяние вечной мерзлоты, увеличение частоты пожаров.
Цикл углерода является центральной темой проекта IGBP--NES. Большой интерес вызвала серия докладов (Е.Шульце — Германия, соавторы — Россия, Новая Зеландия, Италия; А.Швиденко — Австрия, соавторы — Швеция, Россия; И.Мацуура, Ш.Мори — Япония, соавторы — Россия; Ф.Олдфилд — Швейцария; В.Константинов, С.Горожанкина, С.Ефремов, Т.Ефремова — Россия, Красноярск), которые были связаны с бюджетом углерода в лесных и болотных экосистемах и методами его определения.
Для участников совещания крайне важным был опыт, накопленный при выполнении программы IGBP на первом трансекте, в районе Амазонки. Этому был посвящен доклад Д.Диринга (США). Им были проанализированы этапы формирования проекта, представлены основные характеристики экосистем, мониторинг которых позволил оценивать изменения состава, структуры биохимических циклов и других важных параметров. Докладчик предложил подход к сравнительному анализу экваториального и Сибирского трансекта для получения результатов глобального масштаба.
Исполнительный директора проекта IGBP--PAGES Ф.Олдфилд (Швейцария) изложил перспективы изучения экосистем высоких широт. Речь идет об изменении климата, фиксируемом дендроклиматическими методами, реконструкции истории загрязнений атмосферы, гидрологических характеристиках и других аспектах воздействия человека на наземные и водные экосистемы.
В докладах С.Шиятова (Екатеринбург, Россия) и К.Бриффа (Великобритания) с соавторами из Англии, России, Швеции проанализированы изменения летней температуры в Субарктике Сибири, которые показали высокую корреляцию с длительным изменением температуры (по состоянию изотопов кислорода) в кернах ледников Гренландии. М.Хьюз с соавторами из США и России привел данные по шести древесно-кольцевым хронологиям о необычно теплом периоде в середине XX века в низовьях Индигирки (Якутия). Г.Джакоби с соавторами из США и России привел доказательства значительного изменения амплитуды приземной температуры в северном полушарии между серединой XIX и серединой XX века. Увеличение аккумулирования биомассы (и углерода) деревьями северной тайги с начала века XIX до середины XX века отмечено в докладе К.Бриффа (Великобритания) и его коллегами из Англии и России.
Наблюдаемое активное отделение торфяных плато от термокарстовых озер в районе Воркуты П.Оксанен (Финляндия) с соавторами из Финляндии и России склонен рассматривать как свидетельство потепления климата в последние десятилетия. А.Кошкаров и В.Кошкарова (Красноярск, Россия) представили материалы по долговременной динамике лесных экосистем в долине реки Кас (Западная Сибирь) на основании изучения ископаемых остатков растений из торфянистых отложений.
Для проекта IGBP--NES большое значение имел доклад академика
Г.Заварзина (Россия), посвященный изучению эмиссии метана в
атмосферу, процессам метаногенеза и жизнедеятельности
микроорганизмов метанового цикла в условиях низких температур.
Открытие и изучение этих бактерий важно для прогнозирования
"поведения" метана, освобождающегося при таянии вечной мерзлоты.
Итоги количественного определения обмена метана в атмосфере
бореальных экосистем были подведены в сообщении П.Крилла (США).
В докладе И.Иноуэ (Япония) была показана возможность использования космической (спутниковой) информации для измерения потоков метана на заболоченных территориях Западной Сибири. Исследования показали, что эмиссия метана может быть оценена при параллельном использовании космоснимков, показывающих соотношение разных типов леса, болот, травяного покрова, открытой водной поверхности и наземных измерений метана.
В рамках программ IGBP--NES И FIRESCAN большой группой авторов (США, Россия, Япония, Австрия, Канада), от имени которых выступал И.Голдаммер (Германия), подведены итоги комплексных пирологических исследований, в том числе и экспериментов, проводимых на Енисейском меридиане с 1993 г. по экологическому и атмосферному влиянию пожаров на леса Сибири. Планируется продолжение экспериментов различного пространственно-временного масштаба по воздействию пожаров на изменения гидрологии, химии атмосферы, биогеохимии почв, а также моделирования процессов и создания баз данных и ГИС.
Послепожарной трансформации лиственничных лесов в зоне вечной мерзлоты уделяется большое внимание в совместных исследованиях А.Абаимова и сотрудников его лаборатории (Красноярск, Россия) с японскими специалистами. По данным авторов, пожары являются главным фактором, дестабилизирующим северные лиственничные экосистемы, влияющим на их трансформацию и биологическое разнообразие.
Зональные и географические характеристики лесообразовательного процесса в зависимости от климата и пожаров приведены в докладах В.Фуряева и Э.Валендика (Красноярск, Россия). Об экологических последствиях лесных пожаров в сосновых лесах шла речь в докладе С.Конард (США) с соавторами из России и Польши. Пожары наряду с бессистемными заготовками леса относятся к основным факторам деструкции лесов и на российском Дальнем Востоке, что вытекало из сообщения Д.Ефремова и А.Сапожникова (Россия).
Интересная информация о нарушенности лесного покрова в
Красноярском крае массовым размножением сибирского шелкопряда в
последние три года содержалась в докладе академика А.Исаева и его
сотрудников (Россия). Влияние сильных ветров на структуру
бореальных лесов Урала проанализировано в докладе Р.Лэссига (США)
и С.Мочалова (Россия). Коллектив томских ученых (докладчик
М.Панченко) проиллюстрировал возможность воздушной лаборатории
для определения состояния среды вдоль Сибирского трансекта.
А.Кренке и его соавторы (Россия) привели данные о влиянии рубок
леса на режим снежного покрова в Средней Сибири, а также о сдвиге
границы леса под влиянием климатических изменений.
В.Рожков и его коллеги из лесных институтов России и IIASA (Австрия) подчеркнули в своем сообщении, что устойчивое развитие бореальных лесов определяется, главным образом, характером антропогенного воздействия. Накопленная авторами база данных может быть использована при реализации проекта IGBP--NES. Результаты дистанционного зондирования территории Сибирского трансекта являются существенным дополнением к другим информационным источникам. Таков объединяющий мотив докладов В.Стокса (Канада) и соавторов из США, Канады, России, Германии; Е.Касишке (США), В.Харука (Красноярск, Россия), И.Кудо и М.Токуда (Япония).
Ряд исследователей представил доклады по методологии и
моделированию роста деревьев и лесов Сибири: Т.Кажимото, Т.Койке
(Япония) с российскими соавторами; Н.Чебакова (Красноярск,
Россия) с соавторами из России и США. Доклад А.Волокитиной
(Красноярск, Россия) с коллегами из Германии и Австрии был
посвящен моделированию и методам оценки влияния пожаров на бюджет
углерода в бореальной зоне северной Евразии.
В докладе Ф.Плешикова (Красноярск, Россия) характеризовалось изменение роли сибирских лесов в локальных и глобальных экологических циклах. Лучшим инструментом для оценки состояния лесного покрова Сибири являются геоинформационные системы. К настоящему времени о лесном покрове Сибири накоплена обширная и уникальная информация. Она включает тематические карты, данные о составе лесных экосистем, об изменении климата. В Институте леса им. В.Н.Сукачева формируется ГИС "Леса Средней Сибири", связанная со станцией приема информации со спутников NOAA (США). Она призвана своевременно "выдавать" информацию о состоянии лесного покрова Сибири и его нарушенности. Эта информация необходима для оценки роли сибирских лесов в экологических циклах разного масштаба и для моделирования их влияния на глобальные процессы.
По понятным причинам стендовые сообщения были представлены, в основном, сотрудниками Института леса. В материалах группы молодых исследователей (А.Кирдянов и др.) рассмотрены изменения таких важных характеристик лесных экосистем как климатические функции отклика, средний межпожарный интервал, годичная продукция фитомассы в лесных экосистемах по Енисейскому меридиану в связи с градиентом температур и динамикой осадков. Выявленные связи между климатическими и экологическими характеристиками лесных экосистем важны для построения статистических моделей изменчивости продуктивности и пожарной нагрузки на участки леса.
Маршрут экскурсионной поездки проходил через Красноярскую ГЭС, размах которой сделал убедительным вывод о промышленной нагрузке на экосистемы Енисейского меридиана, что делает, в свою очередь, актуальной задачу мониторинга их состояния в рамках проекта IGBP--NES.
Совещание продемонстрировало близость подходов к анализу широкого круга проблем экологического плана. Наглядным подтверждением служит преобладающее число докладов с участием ученых разных стран в том числе и российских исследователей. Проведено анкетирование участников совещания, определены "секторы" их научных интересов, реализация которых намечается и на опорных точках Енисейского меридиана. Благодаря поддержке Сибирского отделения, Институтом леса в 1997 г. проведена экспедиция, в ходе которой на Сибирском трансекте выбраны опорные точки для длительных комплексных исследований. Опубликованные перед совещанием краткие изложения докладов, а также список участников с их адресами будут способствовать продолжению важных экологических исследований на Сибирском трансекте. Необходимо отметить, что проведение совещания стало возможным благодаря финансовой поддержке РФФИ и Красноярского краевого фонда науки.
На снимках:
-- Академики А.Исаев, Е.Ваганов, зам. главы администрации Красноярского края С.Аринчин на открытии совещания.
-- На одной из точек Енисейского меридиана: академики Г.Заварзин, Е.Ваганов, доктор биологических наук Л.Помазкина.
-- В кулуарах совещания: академики А.Исаев и Д.Ефремов.
-- Японские исследователи — частые гости Красноярска. Выступление проф. Т.Койке.
-- Экскурсия на лесные объекты в отроге Восточного Саяна.
г. Красноярск.
стр.