Потепління призводить до перебудов в екосистемах Арктики

Чисельність білого ведмедя — символу Арктики — продовжує знижуватися. Фото з сайту dogoodclub.org

За останні 150 років середня температура поверхні Землі збільшилася на 0,4 градуса. В Арктиці ж швидкість потепління вища майже втричі. Зараз зростання середньорічних температур на території цього району перевершує зростання, що мало місце на кордоні плейстоцену і голоцену (11-12 тис. років тому), який супроводжувався значним перетворенням спільнот і масовим вимиранням видів. Звичайно, в порівнянному масштабі оцінити наслідки нинішнього потепління зможуть лише наші далекі нащадки, але деякі зміни організації арктичних екосистем ми можемо простежити вже сьогодні.

Колектив з 25 вчених Норвегії, Швеції, Фінляндії, Данії, Гренландії, Канади, США, Великобританії та Франції, очолюваний Еріком Постом (Eric Post) з Університету штату Пенсільванія (США), об’єднав дані про функціонування екологічних систем Арктики, зібрані після закінчення четвертого Міжнародного полярного року. Отримані результати прямо або побічно пов’язані зі зміною одного параметра — температури.

Ріс. 1. Скорочення площі суші Північної півкулі, покритої влітку (в період з червня по вересень) снігом (сині точки), а також площі морських вод Північної півкулі, що залишаються влітку під льодом (червоні точки). По осі абсцис відкладені роки, по осі ординат: ліворуч — площа снігового покриття (у млн км²), праворуч — площа покритих льодом морських вод (у млн км²). Ріс. з обговорюваної статті в Science

Збільшення середньорічних температур на території Арктики призводить до танення снігу, що покриває сушу, і морського льоду (рис. 1). Так, за останні 20-30 років мінімальна літня площа льодового покриву Північного Льодовитого океану щорічно скорочувалася приблизно на 45 000 км². Насамперед це вплинуло на такі види, як біла чайка (Pagophila eburnea), морж (Odobenus rosmarus divergens), кільчаста нерпа (Phoca hispida), хохлач (Cystophora cristata), нарвал (Monodon monoceros) і білий ведмідь (Ituruuron). Наприклад, відомо, що біла чайка, один з рідкісних видів птахів, які розмножуються в Арктиці, взимку проводить значний час тримаючись на кромці багаторічних дрейфуючих льодів, звідки ці птахи літають на пошуки їжі. Нещодавнє дослідження виявило скорочення чисельності популяції білої чайки на території Північної Канади за 20 років на 80%.

Зростання температури поверхневих вод Баренцевого моря призвело до прогрівання глибинних вод, де годується морж. Це, в свою чергу, позначилося на арктичних бентосних спільнотах, які стали все більше схожі на субарктичні — менш придатні для харчування моржів. Ранній весняний льодохід у Гудзоновій затоці і танення снігу в період появи на світ цуценят кільчастої нерпи призвели до уповільнення поповнення популяції цього виду. Це, в сукупності з низкою інших факторів, впливає на чисельність білого ведмедя.

Ріс. 2. У зв’язку з потеплінням на території Гренландії спостерігається все більш раннє цвітіння рослин. Графіки показують зміну дати початку цвітіння представників шести різних пологів судинних рослин за період з 1996-го по 2008 рік (види різних пологів показані різним кольором). По осі абсцис відкладені роки, по осі ординат — дні календарного року; наприклад, 150-й день — 30 травня (у високосні роки 29 травня). Ріс. з обговорюваної статті в Science

Потепління клімату призвело також до того, що за останнє десятиліття в окремих частинах Арктики початок цвітіння деяких видів судинних рослин (рис. 2) і активності дорослих комах стало припадати на більш ранні терміни.

Водночас спостерігається поширення на північ видів, типових для нижчих широт. У північних регіонах все частіше з’являються дерева і чагарники, які зустрічалися раніше лише на півдні Арктики. При цьому було показано, що чагарники сприяють накопиченню снігу на поверхні підстилки, підвищенню температури взимку в товщі ґрунту і збільшенню активності ґрунтованих мікроорганізмів. Це призводить до більш інтенсивної мінералізації органічних сполук, що, в свою чергу, може надавати позитивний ефект на зростання тих же чагарників.

Просування на північ дерев і чагарників стримується в деякій мірі північним оленем (Rangifer tarandus) і вівцебиком (Ovibos moschatus): копитні витоптують мхи і одночасно удобрюють грунт, тим самим сприяючи просуванню на північ злаків.

У деяких випадках наступ з півдня одних видів поєднується зі скороченням чисельності інших, типових арктичних видів. Фактично ми можемо спостерігати поступове заміщення одних видів іншими. Так, зниження чисельності песця (Alopex lagopus) на деяких ділянках Арктики супроводжується розширенням ареалу рижів лисиці (Vulpes vulpes).

Ріс. 3. Зростаючий розрив у часі між початком віділу в гренландській популяції північного оленя (Rangifer tarandus; показано синім кольором) і початком вегетації рослин (показано червоним кольором). Вегетація починалася все раніше, а терміни готелю не змінювалися. По осі абсцис відкладені роки спостережень, по осі ординат — дні календарного року. Ріс. з обговорюваної статті в Science

Зміна організації арктичних спільнот виражається також у перебудові трофічних зв’язків. Так, у Гренландії, незважаючи на більш ранні терміни вегетації судинних рослин, зсуву початку відела у північного оленя не спостерігається (рис. 3), оскільки період спарювання оленя є фіксованим, що закріпився в процесі еволюції цього виду, а терміни вагітності теж залишаються незмінним. Але через те, що змінюються терміни проростання насіння і швидкість розвитку рослин, розрив у часі між максимальною потребою самок, що розмножуються, в їжі і максимальною доступністю ресурсу з кожним роком стає все більш вираженим. Частково цим пояснюється зниження чисельності практично всіх вивчених на території Арктики популяцій північного оленя, що спостерігається в даний час.

Ріс. 4. Зміна типової динаміки кількості популяцій дрібних гризунів, що спостерігається останнім часом. На наведеному прикладі популяції лемінгу з північно-східної Гренландії видно, що зникли характерні періодичні спалахи чисельності. Причина — зміна якості снігового покриву, під яким лемінги взимку активно живуть і розмножуються. По осі абсцис — року спостережень. По осі ординат — щільність популяції лемінгів (кількість особин на гектар). Ріс. з обговорюваної статті в Science

Зміни трофічних зв’язків проявляються і на більш високих рівнях організації харчових мереж. Наприклад, викликані потеплінням зміни структури снігового покриву і затоплення підсніжних ходів лемінгу (Lemmus lemmus) призвели до зниження чисельності цього виду. В результаті припинилися типові для дрібних гризунів циклічні коливання чисельності (чергування швидкого зростання і спаду) лемінгу (рис. 4). Це може мати серйозні наслідки для тих ділянок харчових мереж, в яких цей вид є ключовим.

Нарешті, потепління вплинуло і на біогеохімічні цикли в арктичних екосистемах. Так, у зв’язку з зростаючою часткою дощів у загальній кількості опадів збільшилося змивання з суші органічних сполук у водойми, що веде до збільшення їх евтрофікації. Певні зміни в переміщеннях азоту, фосфору, вуглецю, а також інших елементів в екосистемах теж виявляються наслідком більш раннього танення снігу на суші і сходження льоду водойм, а також порушення сформованих взаємодій всередині спільнот Арктики.

Джерело: Eric Post et al. Ecological Dynamics Across the Arctic Associated with Recent Climate Change // Science. 2009. V. 325. P. 1355–1358.

Див. також:

1) Eric Post et al. Додаткові матеріали до статті Ecological Dynamics Across the Arctic Associated with Recent Climate Change//Science. 2009. V. 325. P. 1355-1358.2)

Потепління на півночі Європи змушує голодувати пташенят мухоловки-пеструшки, «Елементи», 05.05.2006.3)

Перелітні птахи не так вже й бояться потепління, «Елементи», 11.01.2007.4)

Зміни клімату за 15 років: прогнози і реальність, «Елементи», 18.05.2007.5)

Леммінги страждають від неправильного снігу, «Елементи», 18.11.2008.

Анна Каспарсон