You are using an outdated browser. For a faster, safer browsing experience, upgrade for free today.

Глобальные изменения климата и динамика биоразнообразия

Глобальные изменения климата и динамика биоразнообразия

Автор статьи_

Никита Гаврилович Соломонов | Ученый-биолог, академик Академии наук Республики Саха (Якутия), специалист в области экологии и экологической физиологии животных, член-корреспондент и советник Российской академии наук, профессор, доктор биологических наук

Выпуск_

№2 | 11/12/2020


Современная наука установила основные этапы развития жизни на Земле. Более 3,5 млрд. лет назад в морской среде возникли простейшие формы жизни в виде одноклеточных синезеленых водорослей. Особенно хорошо прослежена истории развития жизни в течение фанерозойской эры. В истории Земли за это время отмечались неоднократные вспышки биоразнообразия. Следы этих вспышек мы видим и на территории современной Якутии. Мы проделали ретроспективный анализ динамики биоразнообразия с климатическими катаклизмами в историческом прошлом Земли и с этих позиций рассмотрели, что же произойдет в ближайшем будущем в связи с глобальными изменениями климата.

Рис.1. Кембрийские организмы: 1 — археоциаты, 2 — брахиопода, 3 — трилобиты, 4— фрагмент рифовой экосистемы

Судя по расположению биогермов кембрийского времени Муранского рифового массива на востоке и лагунного засоленного бассейна на западе. Именно в этих массивах развились первые на нашей Земле формы скелетных морских животных – археоциатов, трилобитов, хиолитов, брахиопод и др. Из растений в это время были цианобактерии и своеобразные красные водоросли Epiphyton. В этом раннекембрийском море появились типичные экосистемы с продуцентами (водоросли), консументами (трилобиты) (рис.1).

Крупнейшие вспышки биоразнообразия отмечались в связи с повышением уровня углекислоты и кислорода в атмосфере и развитием тайнобрачной растительности в конце девона и карбоне, и в течение юры и мела –  в связи с развитием цветковой растительности. В пермское время наблюдается большое разнообразие брюхоногих и аммоноидей (рис.2).

Рис. 2. Скульптура взрослых раковин аммонитов рода Cardioceras из низовьев р. Анабар и Анабарской губы

В нижнемеловое время в бассейне р. Колыма появились первые цветковые растения (аралиевые). В это же время на Вилюе произрастали густые хвойные леса, по берегам рек росли крупные папоротники. Вспышка биоразнообразия цветковых растений произошла в третичное время. Остатки растительности этого времени обнаружены на так называемых «деревянных горах» на Новосибирских островах. В них погребены различные части, в том числе стволы и корни древних растений: секвойи, глиптостробуса, даммары, болотного кипариса, полярной сосны, троходендрона, хурмы, платана. В это время только начали появляться такие древесные породы, как дуб, граб, каштан и др. Резкое похолодание во второй половине третичного периода привело к исчезновению теплолюбивых форм из состава флоры. В связи с похолоданием климата на Крайнем Севере началось формирование лесотундры и тундры, в горах – альпийской растительности.

рис. 3. Ихтиозавр

В начале надвигающегося самаровского оледенения отмечается отступление темнохвойной тайги к югу и расширения ареала лиственницы и сосны. Около миллиона лет назад повсеместно появилась многолетняя мерзлота. В предпоследнее, казанцевское, межледниковье расширилась лесная зона, ее северная граница находилась на 200 – 300 км севернее по сравнение с современностью, среднегодовая температура была также заметно выше. Наиболее распространились лиственничные и сосново-лиственничные леса, встречались темнохвойные леса с участием местами пихты и тсуги. В дальнейшем (60-14 тыс. лет назад) развилась фаза сухих лиственничных и сосновых лесов, расширились площади открытых и полуоткрытых ландшафтов, продолжились процессы похолодания и аридизации. Широко распространились степные формы. Значительное число видов в Якутию из древних степей Забайкалья и Монголии, другие возникли из наиболее сухолюбимых местных видов. Современная растительность Якутии сформировались в последние тысячелетия, в период современного межледниковья. 

В соответствии с развитием растительности и колебаниями климата происходила и эволюция фауны. В раннем триасе в Якутии появились костистые рыбы. В это же время появились ихтиозавры (рис. 3) и плезиозавры (рис. 4), в раннем мелу (130 -110 млн. лет назад) ящеро- и птицетазовые динозавры.

рис. 4. Плезиозавр


Более или менее полная картина фауны млекопитающих Якутии отмечается с конца плиоцена — начала плейстоцена. В это время в бассейне Вилюя и нижнего Алдана обитали южный слон Elephas meridionalis Nesti, намадский слон E. cf. namadicus, лошадь Equus, широколобый лось Alces latifrons, бобр трогонтериевый Trogontherium cf. cuvieri. В нижнем плейстоцене в бассейне Вилюя обитали слон Parelephas wusti и носорог мерка Phinoceros mercki. Начало плейстоцена, было временем господства темнохвойной тайги. В связи с постепенным похолоданием в среднем плейстоцене исчезли южный слон и носорог мерка и начала формироваться мамонтовая фауна. Хазарский трогонтериевидный мамонт известен уже с первой половины среднего плейстоцена. В связи с потеплением климата в казанцевское межледниковье увеличилось биоразнообразие фауны млекопитающих (рис. 5): в различных частях Южной и Центральной Якутии найдены костные останки 34 видов млекопитающих. Среди них мамонт, шерстистый носорог, лось, северный олень, бизон, овцебык, заяц-беляк, северная пищуха, белка, бурундук, длиннохвостый суслик, черношапочный сурок, бобр, волк, лисица, бурый медведь, соболь, пещерный лев.

В конце плейстоцена – начале голоцена происходила быстрая и частая смена похолоданий и потеплений. Типичные представители мамонтовой фауны- мамонты, бизоны, шерстистые носороги, овцебыки, пещерные львы оказались мало приспособленными к этим жестким условиям и вымерли.

рис. 5. Биоразнообразие фауны млекопитающих 

Однако их гибель не было одновременной и растянулась на тысячи лет. Мамонты исчезли на рубеже плейстоцена –голоцена, остатки их в материковой Якутии не найдены в отложениях моложе 9 тыс. лет. В это же время вымерла ленская лошадь, хотя отдельные ее популяции могли существовать и позже. Овцебык на огромной части своего ареала исчез в начале голоцена, дольше всего он сохранился на Таймыре (до 3000 лет назад).

Мелкая форма бизона в Забайкалье и Прибайкалье встречалась до VII или даже до X в. н.э.. Голоценовое потепление вызвало новое наступление таежных и смешанных лесов. Изменение среды обитания привело к смене видового состава фауны. Практически в это время сформировалась современная фауна Якутии. 

Из вышеизложенного образа динамики биоразнообразия в прошлые геологические эпохи видно, что вся история жизни на Земле сопровождалась периодически или не совсем периодически повторяющимися природными катастрофами и связанными с ними серьезными изменениями среды обитания. 

Данные о современном состоянии биоразнообразия в Якутии приведены в одной из наших последних работ (Соломонов, 2000). Из этих данных видно, что наиболее хорошо изучены сосудистые растения и позвоночные животные, тогда как изучение споровых растений и беспозвоночных животных еще далеко до приблизительного завершения. Неравномерно исследовано биоразнообразие разных регионов республики.

Инструментальные измерения температуры воздуха свидетельствуют о том, что в последние 120 лет происходит повышение средней глобальной температуры.

Таблица 1.


В таблице 1 приводятся расчеты изменения климата в Евразии (100° в.д.) на середину XXI в. в двух вариантах: при глобальном потеплении климата на 2°С и на 4 °С. Серьезные изменения температуры будут сопровождаться значительным увеличением количества выпадающих осадков (в 1,5-2 раза). Таяние льдов Северного Ледовитого океана и Гренландии (рис. 10), подтаивание многолетнемерзлых грунтов, подтопление низменностей, увеличение заозеренности регионов Севера приведет как к положительным, так и отрицательным результатам. Положительное заключается в продвижение на севере сельского хозяйства, расширении ареала многих видов растений и животных южного происхождения. Однако отрицательных последствий потепления климата может оказаться еще больше.

Прежде всего, это разрушение среды обитания животных и растений, привычных их местообитаний и как следствие этого- разрушение структуры и функционирования экосистем. Хорошо адаптированные к современным условиям окружающей среды аборигенных растений и животных могут не выдержать борьбы за выживание как с пришельцами с других регионов, так и возникающими новыми формами. В одной из прошлых работ, нами было показано, что у многих видов млекопитающих под канализирующим влиянием суровых природных условий произошла жесткая стабилизация ритмики жизнедеятельности.  В той же работе мы говорили, что эта полезная в современных условиях адаптация при серьезном изменении среды обитания может превратиться в свою противоположность. Предстоящие изменения климата представляют, как раз такие изменения. Вероятно, прежде всего произойдет деградация степных и луговых экосистем как в Заполярье, так и по долинам рр. Лена и Амга. Серьезные изменения произойдут в таежно-аласных, субарктических и горных экосистем. При этом серьезно изменится структура и функционирование всей триады, обеспечивающей биологический круговорот: зеленых растений – продуцентов, их потреблений – консументов первого и второго порядков и весьма разнообразного, пока еще слабо изученного комплекса редуцентов. Могут измениться характер и направление почвообразовательного процесса. На все это будет накладываться воздействие человеческой деятельности, как негативное, так и позитивное. Негативное воздействие будет проявляться прежде всего в продолжении загрязнения окружающей среды нерациональном использовании биологических ресурсов, антропогенной деградации сельскохозяйственных земель и естественных экосистем. Позитивное воздействие человека в отношении сохранения биоразнообразия будет направлено на создание системы особо охраняемых территорий, генетических коллекций и криобанков, переход на рельсы устойчивого развития, введения в культуру новых видов растений.

К сожалению, предполагается, что в обозримом времени будет преобладать все-таки негативная сторона антропогенного пресса. В целом, без принятия серьезных решений со стороны общества, как по всему Северу, так и по нашей республике, начиная с ХХI в. в течение последующего достаточно продолжительного времени будут происходить серьезные негативные изменения биоразнообразия, которые могут принять катастрофический характер, сравнимый с катастрофами прошлого, например, с вымиранием комплекса мамонтовой фауны. По мнению ряда специалистов, сокращение биоразнообразия уже сейчас приобрело катастрофический характер. Крупнейшие зоологи страны В.Е. Соколов, М.И. Шатуновский пишут: «В настоящее время происходит самое значительное за последние 65 млн. лет исчезновение видов растений и животных. Не исключается возможность потери половины видов наземных организмов в течение ближайших 50 лет». Проблема сохранения биоразнообразия вышла далеко за пределы академических рассуждений. Эта проблема задевает интересы всех и каждого. Все мы в ответе за будущее нашей пока еще живой природы. Вместе с тем история взаимодействия живой и неживой природы показывает, что за каждой катастрофой следует расцвет жизни. Так что природа и биосфера будут развиваться и дальше. Как говорил наш учитель акад. C.С. Шварц, биосфера будет жить с человеком и без него. Только от нас зависит, будущий расцвет биоразнообразия произойдет вместе с видом «человек разумный» или без него. Последнее будет зависеть и от того, насколько мы оправдаем высокое предназначение человека как первого разумного существа на Земле.

Поделиться_

Донской государственный технический университет,
Площадь Гагарина, 1.
Ростов-на-Дону,
344000, Россия