Прогноз адаптивных приспособлений в лесном хозяйстве в связи с возможными климатическими изменениями

УДК

630*64

DOI:

10.17238/issn0536-1036.2019.5.57

Аннотация

Усиление антропогенного воздействия на биосферу в XX в. и в начале XXI в. привело к потеплению климата на планете, аридизации и опустыниванию территорий и снижению способности экосистем к саморегуляции и естественному восстановлению. В результате произошло значительное сокращение количества естественных и девственных лесов на планете и формирование на больших площадях производных низкокачественных насаждений. По данным Межправительственной группы экспертов ООН, потепление будет продолжаться и в дальнейшем. При этом в ближайшие 30–40 лет будет возрастать частота возникновения засух, а потери мировой экономики от трансформации климата к 2100 г. могут составить до 20 % от глобального валового продукта. В соответствии с палеонтологическими данными, климат на земном шаре никогда не был стабильным: периоды потепления и похолодания периодически сменяли друг друга. Современное потепление в отличие от предыдущих исторических периодов носит в основном антропогенный характер и в европейской части России происходит главным образом в холодное время года, поэтому амплитуда колебания среднегодовых показателей температуры уменьшается, что заметно снижает континентальность климата. Однако происходящее повышение среднегодовой температуры воздуха в Центрально-Черноземном и Поволжском регионах свидетельствует не об улучшении условий произрастания растений, а об усилении нестабильности климата: повысилась частота повторения засух, аномально суровых и аномально теплых зим, а растения все в большей степени стали подвергаться многократному воздействию стрессовых факторов. Результаты специальных исследований позволили сделать вывод о возможных значительных изменениях климата уже в обозримом будущем. Очевидно, что для минимизации последствий от этих процессов необходимо применять превентивные меры по адаптации к меняющимся климатическим условиям таких метеозависимых отраслей, как лесное хозяйство и агропромышленный комплекс. В случае непринятия необходимых мер изменение климата в лесостепном районе и районе степей Европейской России неизбежно отразится на состоянии лесных экосистем. При этом следует ожидать как изменения их породного состава и уровня биоразнообразия, так и повышения рисков возникновения лесных пожаров, массового распространения вредителей и болезней леса, увеличения частоты и силы экстремальных погодных явлений и ухудшения социально-экономических условий ведения лесного хозяйства. Исследования динамики климата проводились путем изучения температурного режима воздуха и количества выпадавших в регионе осадков за длительный период времени и анализа имеющихся литературных сведений отечественных и международных климатических организаций. Возможные изменения климата оценивали по методике, разработанной межправительственной группой экспертов ООН с учетом будущих выбросов парниковых газов и концентрации их в атмосфере. На основании выполненных исследований сделан вывод, что при развитии даже самого мягкого сценария в конце XXI в. в лесостепном районе и районе степей европейской части России произойдут значительные изменения климатических параметров, которые неизбежно затронут состояние лесных экосистем. При этом ключевыми факторами, имеющими первостепенное значение в ответе управляемых лесов на эти изменения климата, будут лесные пожары, вредители и болезни леса и неблагоприятные погодные условия. В настоящее время лесные экосистемы располагают довольно высоким адаптационным потенциалом. Однако в связи с появлением перечисленных выше факторов риска потребуется проведение упреждающих и стратегических адаптационных мероприятий различной степени заблаговременности, направленных на снижение возможных негативных последствий, способных вывести экосистему из состояния равновесия. Использование только ситуационных и тактических мер не будет способствовать укреплению потенциала лесных экосистем и неизбежно приведет к значительным экономическим потерям.

Сведения об авторах

М.А. Семёнов, канд. биол. наук, зам. директора по научной и инновационной работе; ResearcherID: M-8712-2016, ORCID: 0000-0002-3709-1669
А.А. Высоцкий, д-р с.-х. наук, ведущий науч. сотр.; ORCID: 0000-0001-9974-2482
В.И. Пащенко, мл. науч. сотр.; ORCID:0000-0002-3748-1886

Всероссийский научно-исследовательский институт лесной генетики, селекции и биотехнологии, ул. Ломоносова, д. 105, г. Воронеж, Россия, 394087; е-mail: ilgis@lesgen.vrn.ru

Ключевые слова

изменение климата, лесные экосистемы, адаптация, биосфера, вредители и болезни леса, экстремальные погодные факторы, саморегуляция, восстановление

Для цитирования

Семёнов М.А., Высоцкий А.А., Пащенко В.И. Прогноз адаптивных приспособлений в лесном хозяйстве в связи с возможными климатическими изменениями // Лесн. журн. 2019. № 5. С. 57–69. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.57

Литература

1. Адаптация лесов к изменению климата: глобальный обзор последствий изменения климата для лесов и людей и варианты адаптации. IUFRO, 2009. 24 с. Режим доступа: https://www.iufro.org/download/file/26209/4496/Policy_brief_RU_pdf (дата обращения: 12.02.2019). [Forest Adaptation to Climate Change: A Global Overview of the Impacts of Climate Change on Forests and People and Adaptation Options. IUFRO, 2009. 24 p.].

2. Будыко М.И. Климат в прошлом и будущем. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 352 с. [Budyko M.I. Past and Future Climate. Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., 1980. 352 p.].

3. Вильфанд Р.М., Страшная А.И., Береза О.В. О динамике агроклиматических показателей условий сева, зимовки и формирования урожая основных зерновых культур // Тр. Гидрометеорол. науч.-исслед. центра РФ. 2016. Вып. 360. С. 45–78. [Vilfand R.M, Strashnaya A.I., Bereza O.V. About the Dynamics of the Agroclimatic Indicators of Conditions of Sowing, Wintering and Formation of the Yield of the Main Grain Crops. Trudy Gidrometeorologicheskogo nauchno-issledovatel’skogo tsentra Rossiyskoy Federatsii [Proceedings of Hydrometcentre of Russia], 2016, iss. 360, pp. 45–78].

4. Гальцов А.П., Чаплыгина А.С. Второе совещание по проблеме преобразования климата // Изв. АН СССР. Сер.: География. 1962. № 5. С. 184–186. [Gal’tsov A.P., Chaplygina A.S. Second Meeting on Climate Change. Izvestiya AN SSSR. Seriya: Geografiya, 1962, no. 5, pp. 184–186].

5. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации в 2016 году. М.: Росгидромет, 2017. 70 с. [A Report on Climate Features on the Territory of the Russian Federation in 2016. Moscow, Roshydromet Publ., 2017. 70 p.].

6. Климат Воронежа: справ. / под ред. Ц.А. Швер, С.А. Павлова. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 104 с. [Climate of Voronezh: A Handbook. Ed. by Ts.A. Shver, S.A. Pavlova. Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., 1968. 104 p.].

7. Мелешко В.П., Голицын Г.С., Говоркова В.А., Демченко П.Ф., Елисеев А.В., Катцов В.М., Малевский-Малевич С.П., Мохов И.И., Надежина Е.Д., Семенов В.А., Спорышев П.В., Хон В.Ч. Возможные антропогенные изменения климата России в ХХI веке: оценки по ансамблю климатических моделей // Метеорология и гидрология. 2004. № 4. С. 38–49. [Meleshko V.P., Golitsyn G.S., Govorkova V.A., Demchenko P.F., Eliseev A.V., Kattsov V.M., Malevsky-Malevich S.P., Mokhov I.I., Nadyozhina E.D., Semenov V.A., Sporyshev P.V., Khan V.Ch. Anthropogenic Climate Changes in Russia in the 21st Century: An Ensemble of Climate Model Projections. Meteorologiya i Gidrologiya [Russian Meteorology and Hydrology], 2004, no. 4, pp. 38–49].

8. Олссон Р. Использовать или охранять? Бореальные леса и изменение климата // Устойчивое лесопользование. 2013. № 2(35). С. 36–45. [Olsson R. Use or Guard? Boreal Forests and Climate Change. Ustoychivoye lesopol’zovaniye, 2013, no. 2(35), pp. 36–45].

9. О стратегических оценках последствий изменений климата в ближайшие 10–20 лет для природной среды и экономики Союзного государства: докл. 2009. 19 с. Режим доступа: http://www.primgidromet.ru/news/rosgidromet_opublikoval_doklad (дата обращения: 12.02.2019) [On Strategic Assessments of the Impact of Climate Change in the Next 10–20 Years on the Environment and Economy of the Union State: A Report. 2009. 19 p.].

10. Оценка влияния лесохозяйственных мероприятий на цикл углерода и разработка сценариев адаптации системы ведения лесного хозяйства в управляемых лесах северной и средней тайги европейско-уральской части России в связи с ожидаемыми изменениями климата: заключ. отчет о НИР / Федеральное агентство лесного хозяйства. Архангельск: СЕВНИИЛХ, 2016. 299 с. [Assessment of the Impact of Forest Management Activities on the Carbon Cycle and Development of Adaptation Scenarios of the Forest Management System in the Managed Forests of the Northern and Middle Taiga of the European-Ural Part of Russia in Connection with the Expected Climate Changes: Final Report on Scientific Research Activity. Arkhangelsk, SEVNIILKh Publ., 2016. 299 p.].

11. Разработка сценариев адаптации системы ведения лесного хозяйства в управляемых лесах лесостепного района и района степей европейской части Российской Федерации в связи с ожидаемыми изменениями климата: промежуточ. отчет о НИР / Федеральное агентство лесного хозяйства. Воронеж: ВНИИЛГИСбиотех, 2017. 169 с. [Development of Adaptation Scenarios of the Forest Management System in the Managed Forests of the Forest-Steppe and Steppe Regions of the European Part of the Russian Federation in Connection with the Expected Climate Changes: Final Report on Scientific Research Activity. Voronezh, VNIILGISbiotekh Publ., 2017. 169 p.].

12. Разработка сценариев адаптации системы ведения лесного хозяйства в управляемых лесах Северо-Запада европейской части России в связи с ожидаемыми изменениями климата. Оценка наиболее вероятных изменений в лесном покрове, требующих применения адаптационных мер разной степени заблаговременности: заключ. отчет о НИР / Федеральное агентство лесного хозяйства. СПб.: СПбНИИЛХ, 2016. 116 с. [Development of Adaptation Scenarios of the Forest Management System in the Managed Forests of the North-West of the European Part of Russia in Connection with the Expected Climate Change. Assessment of the Most Likely Changes in Forest Cover that Require Adaptation Measures of Varying Degrees of Advance: Final Report on Scientific Research Activity. Saint Petersburg, SPbNIILKh Publ., 2016. 116 p.].

13. Результаты исследований изменений климата для стратегий устойчивого развития Российской Федерации. Росгидромет, 2005. 178 с. Режим доступа: http://www.meteorf.ru/upload/iblock/e5b/3380-Verstka-19-may-2006-A4-compr.pdf (дата обращения: 19.05.2016) [Results of Climate Change Studies for Sustainable Development Strategies of the Russian Federation. Rosgidromet, 2005. 178 p.].

14. Сазонов Б.И. Природа современных изменений климата // Проблемы дендрохронологии и дендроклиматологии: тез. докл. 5-го Всесоюз. совещ. по вопросам дендрохронологии, 29–31 мая 1990 г. Свердловск: УрО АН СССР, 1990. С. 122. [Sazonov B.I. Nature of Modern Climate Change. Issues of Dendrochronology and Dendroclimatology: Abstracts of the 5th All-Union Meeting on Issues Related to Dendrochronology. Sverdlovsk, UrO AN SSSR Publ., 1990, p. 122].

15. Физико-географическое районирование центральных черноземных областей / под ред. Ф.Н. Милькова. Воронеж: Изд-во Воронеж. ун-та, 1961. 261 с. [Physical and Geographical Zoning of the Central Chernozem Regions. Ed. by F.N. Mil’kov. Voronezh, VGU Publ., 1961. 261 p.].

16. Callendar G.S. The Artificial Production of Carbon Dioxide and Its Influence on Temperature. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 1938, vol. 64, iss. 275, pp. 223–240. DOI: 10.1002/qj.49706427503

17. Lloyd A.H., Bunn A.G. Responses of the Circumpolar Boreal Forest to 20th Century Climate Variability. Environmental Research Letters, 2007, vol. 2, no. 4. 13 p. DOI: 10.1088/1748-9326/2/4/045013

18. Rahmstorf S. Shifting Seas in the Greenhouse? Nature, 1999, vol. 399, pp. 523–524. DOI: 10.1038/21066

19. Strandberg G. Baltic Challenges and Chances for Local and Region Development Generated by Climate Change. Centre for Climate Science and Policy Research (CSPR). Stockholm, Swedish Meteorological and Hydrological Institute, 2010. 20 p.

Ссылка на английскую версию:

Adaptation Scenarios in Forest Management Due to the Possible Climate Changes

ADAPTATION SCENARIOS IN FOREST MANAGEMENT DUE TO THE POSSIBLE CLIMATE CHANGES

M.A. Semenov, Candidate of Biology, Deputy Director for Scientific Research and Innovation; ResearcherID: M-8712-2016, ORCID: 0000-0002-3709-1669
A.A. Vysotskiy, Doctor of Agriculture, Leading Research Scientist; ORCID: 0000-0001-9974-2482
V.I. Pashchenko, Junior Research Scientist; ORCID: 0000-0002-3748-1886

All-Russian Research Institute of Forest Genetics, Breeding and Biotechnology, ul. Lomonosova, 105, Voronezh, 394087, Russian Federation; e-mail: ilgis@lesgen.vrn.ru

The increased human impact on the environment in the 20th and the beginning of the 21st centuries has resulted in global warming, aridization, desertification and reduced ability of ecosystems to adapt to changes and recover from disturbances. As a result, the world natural virgin forests have receded drastically and been replaced by lower quality second-growth forests over large areas. According to the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) of the United Nations the warming will continue even further, which will lead to increased drought frequency in the next 30–40 years; as a result by the end of the century the world economy can lose up to 20 % of the global gross product. The paleontological data indicate that the climate on our planet has never been stable: periods of warming have always been followed by periods of cooling and vice versa. Modern warming, in contrast to previous historical periods, is anthropogenic and in the European part of Russia occurs mainly in the cold season. Therefore, the amplitude of oscillation in the average annual temperature decreases, which significantly reduces the climate continentality. However, the increased mean annual air temperature in the Central Chernozem and Volga regions reflects the climate instability rather than the improved growth conditions. Thus, droughts are becoming increasingly frequent as well as abnormally warm and abnormally cold winters. Consequently, plants are suffering from increased influence of multiple stress factors. The results of the special studies enable us to conclude that the climate may significantly change in the foreseeable future. The need for preventive measures in order to minimize the effects of climate changes is indisputable, as only well-conceived actions can help such weatherdependent industries as forestry and agriculture to adapt to changing climatic conditions. It is obvious, that if we fail to take swift actions in this regard, climate changes in the foreststeppe and steppe zones of European Russia will inevitably have serious consequences for the state of forest ecosystems. These consequences might include changes in the species composition and biodiversity level of the forest ecosystems, increased risks of forest fires and mass spread of pests and forest diseases, increased frequency and intensity of extreme weather events and deterioration of economic conditions for forest management. Our studies of trends and patterns in climate were carried out by observation of the air temperature regime and the amount of precipitation in the region over a long period of time. We relied on the available literature of Russian and international climate research organizations. The assessment of possible climate change was carried out using the IPCC methodology. We also took into account future greenhouse gas emissions and their concentration in the atmosphere. The study concluded that in the forest-steppe and steppe zones of the European part of Russia any scenario, even the mildest one, would lead to significant changes in climatic parameters by the end of the 21st century, which would inevitably affect the state of forest ecosystems. Forest fires, pests and forest diseases will become the key stress factors, which will have a paramount impact on managed forests. Currently, forest ecosystems have a fairly high adaptive capacity. However, in order to reduce the potential negative impact of unfavourable factors we need to implement a variety of prevention and adaptation measures with different time frames for the implementation. Appropriate preventive actions timely made can reduce the possible negative effects of climate changes and help to keep the ecosystems balanced. It is important to note that sheer situational and tactical measures cannot increase the adaptive capacity of forest ecosystems and will, therefore, inevitably lead to significant economic losses.

For citation: Semenov M.A., Vysotskiy A.A., Pashchenko V.I. Adaptation Scenarios in Forest Management Due to the Possible Climate Changes. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 5, pp. 57–69. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.57

Keywords: climate change, forest ecosystems, adaptation, biosphere, pests, forest diseases,extreme weather factors, self-regulation, regeneration.

Поступила 12.02.19 / Received on February 12, 2019