Старые леса в восточной части Канады свидетельствуют о том, что климат начал меняться почти 100 лет назад.

Естественные архивы, такие как годичные кольца деревьев в старых лесах, могут предоставить информацию об изменении климата на протяжении значительного времени. (A. Pace), CC BY

Последствия изменения климата являются сложными, особенно для водного цикла. Поскольку мы стремимся лучше понять антропогенные изменения климата, необходимо иметь долгосрочные базовые данные об окружающей среде.

Однако записи о прошлых условиях окружающей среды слишком коротки, чтобы дать нам надежное представление о том, как эти системы изменялись с течением времени. Одним из решений является изучение природных архивов.

Существует много природных процессов, которые оставляют после себя записи о прошлых условиях окружающей среды, в том числе годичные кольца деревьев.

Деревья ежегодно образуют кольцо из древесины, и ширина этого кольца может иметь значительную связь с климатом. Затем мы можем создать модель на основе периода времени, для которого имеются как климатические данные, так и данные о ширине колец деревьев. Эта модель может быть применена к кольцам, образовавшимся до начала ведения климатических записей, для реконструкции прошлых условий.

Задача состоит в том, чтобы найти леса, в которых существует тесная связь между климатом и ростом деревьев, а также деревья, возраст которых превышает сто лет — что значительно больше, чем период, за который имеются климатические данные. Это особенно сложно в юго-восточной части Канады, где подавляющая часть лесов была вырублена.

Две каноэ, готовые к ловле лосося на реке Сент-Анн в национальном парке Гаспези. (A. Pace), CC BY

Уязвимые старые леса

В Аппалачских горах на полуострове Гаспе, Квебек, мы исследовали редкий старый кедровый лес, спрятанный в долине между подножием горы Мон-Альбер и рекой Сент-Анн, известной своим промыслом атлантического лосося.

Обычный турист, проходящий мимо этой рощи восточного белого кедра, вряд ли догадается, что некоторые из этих кедров относительно небольшого диаметра имеют возраст более 500 лет, что все еще относительно молодо для самых старых видов в восточной Канаде.

Сильная конкуренция за свет в этом лесу с закрытым пологом приводит к тому, что деревья здесь растут очень медленно. Мы обнаружили, что они растут особенно медленно в те годы, когда зимний снег остается на земле до поздней весны. Поздний снежный покров фактически сокращает вегетационный период деревьев и приводит к образованию более тонких годичных колец в том же году.

Мы продолжили отбор проб сотен деревьев в долине и на склонах в местах, где никогда не велось лесозаготовок. Мы неоднократно обнаруживали сильную зависимость от снежного покрова и связанную с ней зависимость от весеннего стока реки. Благодаря этим двум тесно связанным факторам мы смогли реконструировать 195 лет климатической истории региона.

Современные данные об изменении климата

Кольца, измеренные на кедре возрастом более 330 лет. (A. Pace), CC BY

В нашем недавнем исследовании была реконструирована весенняя и начальная летняя речная водность с 1822 года для реки Сент-Анн, одной из крупнейших рек в национальном парке Гаспези, втором по величине провинциальном парке на юге Квебека.

Анализ взаимосвязи между годичными кольцами деревьев, снежным покровом и речным стоком, который ранее не был задокументирован в восточной части Северной Америки, свидетельствует о том, что этот регион довольно рано подвергся воздействию современных изменений климата. Значительные изменения произошли в 1937 году, после чего отдельные годы с чрезвычайно высоким речным стоком и высоким снежным покровом стали реже. Газетные сообщения о наводнениях в этом регионе совпадают с годами высокого стока в нашей реконструкции, начиная с 1872 года, что еще больше подтверждает результаты исследования.

Реконструкция также показывает, что краткие записи о речном стоке в горах Гаспези не отражают в полной мере уязвимость региона к длительным периодам засушливых условий. Местные записи о речном стоке, ведущиеся с 1968 года, показывают, что в регионе было одинаковое количество десятилетних засушливых и влажных весен. Однако наша реконструкция показывает, что в период с 1822 по 1968 год длительные засушливые весны были значительно более частыми и продолжительными, чем влажные.

Воздействие на охрану природы

Выводы, сделанные на основе этой реконструкции, могут иметь последствия для дикой природы и гидроэнергетики. Во-первых, низкий уровень воды способствует сокращению популяций атлантического лосося, находящегося под угрозой исчезновения.

Во-вторых, альпийский снежный покров служит убежищем для популяций лесного карибу, находящегося под угрозой исчезновения, который раньше был распространен в Атлантической Канаде и северной части Новой Англии. Сегодня популяция карибу резко сокращается: к югу от реки Святого Лаврентия осталось менее 40 особей, все они обитают на полуострове Гаспе.

Самка карибу с GPS-трекером на шее. (A. Pace), CC BY

Основную угрозу для этих карибу представляет масштабная вырубка старых лесов, которые являются их средой обитания. Молодые леса дают карибу меньше пищи и приводят к увеличению популяции лосей и оленей, а также их хищников — в основном койотов и черных медведей, которые также охотятся на карибу.

Изменение условий снежного покрова в горах усугубляет их опасность, поскольку снежный покров оказывает важное влияние на здоровье карибу и способность их детенышей уклоняться от хищников.

Учитывая это, для более глубокого понимания последствий сокращения снежного покрова для карибу необходимо провести дополнительные исследования.

Наконец, гидроэнергетическая промышленность Квебека, стоимостью в миллиарды долларов, также может выиграть от более глубокого понимания прошлого уровня влажности в регионе, поскольку в нескольких сотнях километров к северо-востоку от места проведения нашего исследования находится комплекс плотин.

Документированная история

Наше исследование улучшает наше понимание прошлых моделей влажности на восточном побережье Северной Америки. Оно восполняет большой пробел в климатических исследованиях, основанных на анализе годичных колец деревьев, между Нью-Йорком и северным Квебеком.

Сравнение реконструкций последних 200 лет на восточном побережье выявляет важные климатические связи. Сравнение показывает, что сложная климатическая система Атлантического океана может синхронизироваться, приводя к тому, что большие участки побережья одновременно погружаются в периоды очень влажных или очень засушливых условий.

Это важно для менеджеров водных ресурсов, которые часто полагаются на помощь других менеджеров из соседних бассейнов, которая может быть недоступна из-за этой общей синхронности.

Информация, полученная из годичных колец этих лесов, еще раз напоминает о ценности старых лесов и многочисленных услугах, которые они предоставляют. По мере того, как мы пытаемся лучше понять контекст антропогенных изменений окружающей среды, мы продолжаем поиски старых лесов, которые могут рассказать нам свою историю.

Наши текущие исследования включают анализ мертвых кедров, сохранившихся в течение почти 800 лет на дне озер. Полученная хронология годичных колец деревьев расширит наши исследования деревьев в этом регионе и поможет нам глубже изучить экологическую историю нашей быстро меняющейся планеты.