Леса постепенно мигрируют на горные вершины

Это ключевой прогноз изменения климата: по мере глобального потепления деревья будут мигрировать не только к полюсам, но и вверх по склонам гор, разрушая хрупкие альпийские экосистемы. Хотя продвижение лесных массивов отслеживалось на отдельных горных массивах, новое масштабное исследование обнаружило нечто удивительное: за четыре десятилетия наибольшее перемещение лесов вверх произошло не у полюсов, как можно было бы ожидать, а в тропиках, где мониторинг был гораздо более ограниченным.

В обзоре, опубликованном в Biogeosciences, рассматривалось 115 горных вершин, простирающихся от западной Канады до Панамы. Используя снимки, полученные с 1984 по 2017 год программой Landsat, долговременной серией американских спутников, исследователи обнаружили, что границы деревьев на вершинах на севере США и в Канаде почти не сдвинулись с места, хотя глобальное потепление происходит быстрее в высоких широтах, чем в тропиках. Тем временем «в Мексике и Центральной Америке они бегут вверх по склону горы», — говорит Таунсенд Петерсон, эколог из Канзасского университета (KU) и соавтор исследования. «Это немного пугает, насколько быстро это происходит. Это на уровне нескольких метров в год. Это слишком быстро».

Петерсон и его соавторы признают, что неясно, вызван ли этот всплеск потеплением. Они исключили горы с явными признаками вмешательства человека на опушке леса, такими как выпас скота, вырубка леса или земледелие, но такие признаки не всегда можно обнаружить из космоса. Многие из наступающих лесных массивов в Центральной Америке продвигаются в регионах, где, по крайней мере теоретически, температура уже была достаточно высокой для их роста, говорит Кристиан Кёрнер, ботаник из Базельского университета. «Они не могут делать никаких заявлений об изменении климата».

Изучение границ произрастания деревьев – удивительно спорный вопрос. Отчасти это связано с определениями. Для многих экологов и биологов, таких как Кёрнер, граница произрастания деревьев в горах – это изотерма: фиксированная высота, представляющая границу, где температура вегетационного периода опускается ниже 6°C, и деревья перестают расти. Даже если на границе произрастания деревьев нет – например, из-за прошлых пожаров – эта граница не меняется. Другие же учёные продолжают использовать термин «граница произрастания деревьев» в его старом значении, обозначая место, где деревья на горе заканчиваются, даже если температурный барьер не был преодолен.

Исследования границ древесной растительности также имели тенденцию сосредотачиваться на вершинах Северной Америки и Европы, что отражало предвзятость исследователей, находящихся на их родине. Некоторые из них обнаружили признаки продвижения вверх, особенно в Альпах, где температура поднялась на 3 °C по сравнению с доиндустриальным уровнем, тогда как в других регионах доказательства были слабее. Но несколько лет назад Даниэль Хименес-Гарсия, биолог по охране природы из Заслуженного автономного университета Пуэблы, возглавил исследование с Петерсоном и другими, которое обнаружило резкие изменения в лесах 15 мексиканских вулканов. Границы древесной растительности поднялись в среднем почти на 500 метров за 3 десятилетия. И это заставило ученых задуматься, не упустили ли они важную тенденцию.

Измерение этих изменений в глобальном масштабе было непростой задачей. Исследователи обратились к данным Landsat, которые теперь доступны в Google Earth Engine, что позволило им проанализировать изменения в растительности более чем на 100 пиках за почти 40 лет, хранящихся в облаке. Когда автоматизированные методы не сработали, Петерсон взялся за дело и потратил почти три месяца на ручное картирование опушек леса.

Это грубый метод, который может упустить некоторые нюансы для отдельных гор, но хорошо подходит для данного исследования, говорит Маттео Гарбарино, ландшафтный эколог из Туринского университета. «Этот подход действительно интересен, если его применять на очень больших пространственных расстояниях, как это сделали они». И хотя они пытались исключить влияние человека, почти наверняка некоторые линии роста деревьев продвигались по причинам, не связанным с потеплением, добавляет Джоанна Кориманья из Университета Канзаса, которая руководила работой. Одно из возможных объяснений, по её словам: деревья возвращаются на территории, которые могли быть вырублены в прошлом веке для выпаса скота. «Мы надеемся, что часть этого шума может быть скрыта общим сигналом».

«Бурно разрастающиеся тропические леса — это удивительное зрелище», — говорит Джордон Турвиль, эколог-исследователь Аппалачского горного клуба. Одна из причин может заключаться в том, что доступность воды — такой же важный фактор, ограничивающий рост деревьев, как и температура. Ближе к экватору, на больших высотах влажность выше, чем на вершинах у полюсов, добавляет Гарбарино. «Поэтому, если температура немного повысится, это может привести к резкому изменению высоты границы леса».

Гарбарино хотел бы, чтобы результаты нового исследования были более точно проверены на практике, а также распространены на более ранние периоды, с использованием исторических фотографий. Как оказалось, Петерсон и его соавторы именно этим и занимаются, используя архивные снимки, сделанные американскими правительственными фотографами ещё в 1870-х годах, а также другие снимки XX века. Пока что им удалось обнаружить, что показатели, похоже, хорошо совпадают.

Кориманья хочет обучить искусственный интеллект использовать методы Петерсона для создания ещё более обширной глобальной базы данных о наступлении горных лесов. Хотя определить влияние глобального потепления на такие миграции будет непросто, документирование этой тенденции в любом случае важно, говорит она, поскольку эти редкие альпийские экосистемы с каждым годом становятся всё меньше и меньше.