Уточненная граница между субарктическими и арктическими тундрами Западной Сибири и средние июльские температуры поверхности суши (данные MODIS, 2000–2019).
Геоботаническое районирование, разграничение зон и подзон растительности, имеет важное значение для экологических и климатических исследований, облегчая понимание природных закономерностей и процессов на различных пространственных масштабах, и позволяя сравнивать экосистемы, изучать их динамику и оценивать их реакции на изменения окружающей среды. Граница субарктических и арктических тундр (в англоязычной литературе High and Low Arctic) признается исследователями Арктики фундаментально важной. Широкое использование различных схем районирования в исследованиях поднимает следующие вопросы, рассмотренные в статье: (I) Какие общие критерии определяют эту границу? (II) Может ли антропогенное воздействие значительно изменять распределение этих критериев? (III) Актуален ли широко принятый температурный критерий, учитывая происходящие изменения климата? и (IV) Возможно ли определить границу субарктических и арктических тундр, картографируя эти критерии на основе современных открытых климатических данных и данных дистанционного зондирования Земли?
Проведенный анализ научных публикаций показал, что исследователи опираются на общие критерии при маркировании геоботанических границ в Арктике. Циркумполярные критерии основываются на структуре растительного покрова и климате, в то время как региональные особенности отражены флористическим критерием. Опубликованные схемы существенно различаются, что приводит к сложностям при сравнении научных результатов. Сохраняя общие принципы геоботанического районирования, авторы провели границу между субарктическими и арктическими тундрами, используя актуальные полевые данные и современные техники: моделирование распределения видов (SDM), обработку данных радарного, теплового и оптического спутникового зондирования и анализ климатических данных. В качестве модельной в данном исследовании была выбрана тундровая зона Западной Сибири, где ранее не проводились специальные исследования для определения точного положения геоботанических границ.
Анализ существующих схем районирования выявил четыре основных критерия, используемых для определения рассматриваемой геоботанической границы,: распределение ключевых видов, северный предел распространения кустарников и кустарничков высотой более 15 см, северная граница распространения сообществ с преобладанием Betula nana на водораздельных поверхностях, и июльская изотерма +6°C. Все эти критерии возможно картографировать с высокой точностью, используя современные данные и методы. Разработанный алгоритм районирования, основанный на комплексе аналитических методов, учитывает происходящие изменения климата и антропогенное воздействие. Он представляет значительное улучшение по сравнению с предыдущими умозрительными подходами, позволяя детально картографировать эту геоботаническую границу для всего Северного полушария.
Учитывая выявленную в ходе данного исследования нерелевантность температурного критерия, ранее широко применявшегося, предлагается использовать три биотических критерия, показавших свою актуальность.Исследования подчеркивают, что локальное промышленное воздействие не меняет распределение критериев в масштабе исследования, в то время как деятельность, преобразующая обширные территории, такая как выпас северных оленей, может повлиять на распределение критериев, основанных на характеристиках растительности, при минимальном воздействии на распределение ключевых видов. Показано, что граница между субарктическими и арктическими тундрами на земле имеет ширину около 60 км и отражается в распределении видового разнообразия растительности характерным пиком, т.к. в этой переходной зоне сосуществуют растения и лишайники с северными и южными оптимумами ареалов.
Ermokhina, K.A., Terskaia, A.I., Ivleva, T.Yu., Dudov, S.V., Zemlianskii, V.А., Telyatnikov, M.Yu., Khitun, O.V., Troeva, E.I., Koroleva, N.E., Abdulmanova, S.Yu. (2023). The High–Low Arctic boundary: How is it determined and where is it located? Ecology and Evolution, 13, e10545. https://doi.org/10.1002/ece3.10545
Ermokhina, K. A. – с.н.с. лаборатории биогеоценологии
Ivleva, T. Y. – аспирант лаборатории биогеоценологии
Видовое богатство (сосудистые, мхи и лишайники, без печеночников) в зависимости от расстояния от границы субарктических и арктических тундр. Числа вдоль оси X указывают диапазон расстояний от границы для участков внутри каждого прямоугольника, причем отрицательные числа указывают участки к северу от границы, а положительные числа — участки к югу от границы. Все участки, показанные в прямоугольнике (-30, 30), находятся в пределах 30 км от границы и имеют самое высокое видовое богатство.
Материалы по теме:
РАН: "Определение границы субарктических и арктических тундр"
