Поиск альтернативных истоков

Посадочный материал из более теплых регионов дает возможность обогатить местные леса генетическими и фенотипическими характеристиками, которые лучше приспособлены к потеплению климата. Нишевые модели и климатические аналогии позволяют целенаправленно искать климатопластичные экотипы в южных регионах происхождения. На примере международных экспериментов по изучению происхождения белой ели и красного бука в данной статье описывается соответствующий подход.

В рамках междисциплинарного исследовательского проекта sensFORclim сотрудничали учреждения из четырех федеральных земель: Баварское управление лесной генетики, Лесохозяйственный исследовательский институт Баден-Вюртемберга, государственное предприятие Sachsenforst, ThüringenForst, а также Технический университет Мюнхена. Исследовалась климатическая чувствительность лесных генетических ресурсов вдоль климатического градиента, определенного с помощью нишевых моделей. Исследование касается герцинского смешанного горного леса, основными породами деревьев которого являются белая пихта и бук. В данной статье, в частности, описывается идентификация адаптированных происхождений с помощью нишевых моделей и климатических аналогий и показывается, как эти современные методы можно комбинировать для целенаправленного поиска климатически пластичных лесогенетических ресурсов. Долгосрочной целью является генетическое обогащение генофонда местных пород деревьев за счет климатопластичных и генетически разнообразных происхождений из естественного ареала (рис. 1).

Рис. 1: В рамках совместного проекта sensFORclim проводился поиск белых елей и буков с повышенной устойчивостью к засухе на различных типах почв и в различных климатических условиях. Фото: Ив-Даниэль Хоффман

Альтернативные места происхождения белой ели

Поиск альтернативных мест произрастания местных пород деревьев ведется в пределах их естественного ареала в Центральной и Южной Европе. На карте (рисунок 2) за пределами центральной вставки показана климатическая маргинальность пихты (CMI, climatic marginality) на основе данных WorldClim за климатический период с 1970 по 2000 год. Центральный вставной график показывает будущую климатическую маргинальность белой ели при предполагаемом потеплении на +2,5 °C по сравнению с 1970–2000 годами (сценарий +2,5 °C по сравнению с 1970–2000 годами, ECE 2017) в целевом регионе, включающем федеральные земли Бавария, Баден-Вюртемберг, Саксония и Тюрингия. Естественное распространение пихты обозначено штриховкой. Районы на окружающей карте Европы с идентичной цветовой гаммой представляют аналоговые регионы (аналогичная маргинальность), то есть районы, в которых уже сегодня преобладают условия, подобные тем, которые ожидаются в целевом регионе в будущем. Эти аналоговые регионы, основанные на происхождении, составляют первый шаг к созданию поисковой базы для экспериментов по адаптации к изменению климата с использованием исходных данных.

Рис. 2: Предельные условия (CMI) для белой ели в Центральной и Южной Европе на основе данных WorldClim (1970–2000). На центральном вставке показаны будущие предельные условия для белой ели в целевом регионе (сценарий +2,5 °C по сравнению с 1970–2000 гг., ECE 2017). Европейские типы лесов с наличием белой ели по Bohn et al. (2003) выделены штриховкой. Графика: К. Х. Меллерт

На карте, представленной на рисунке 2, также нанесены координаты проб из южногерманских опытов по определению провинциального происхождения (черные кружки). Видно, что большинство проб происходит из климатически оптимальной зоны. Анализ по климатическим зонам показывает, что из 78 провинциалов (в общей сложности 120 провинциальных опытов) 68 находятся в оптимальной зоне, а девять — в промежуточной. Один провинциал из Южной Италии даже находится в маргинальной климатической зоне белой ели (белый кружок); он исследуется в двух южногерманских провинциальных опытах.

Анализ провиненций показывает, что в совокупности провинциальных опытов уже содержится несколько интересных провиненций белой ели, происходящих из маргинальной и промежуточной нишевых зон. Тем не менее, необходим более интенсивный поиск мест с более теплым и сухим климатом, чтобы обеспечить лучшее покрытие территорий с провиненциями, потенциально приспособленными к изменению климата. При этом основное внимание следует уделить регионам, представленным ниже.

В качестве ареалов поиска для будущих пробников по адаптации к изменению климата были выбраны маргинальные и субоптимальные нишевые зоны. Это соответствует нишевым зонам белой ели, обозначенным на рисунке 3 оранжевым или красным цветом и классифицированным как климатически субоптимальные. Потенциально засухоустойчивые провиненции белой ели из регионов происхождения были отсортированы по степени их маргинальности в порядке возрастания, чтобы выявить наиболее интересные провиненции.

Рис. 3: Европейские леса с белой пихтой по данным Bohn et al. (2003) с указанием средней маргинальности. График: К. Х. Меллерт

Другие места произрастания бука

Рис. 4: Бук в Южной Италии. Фото: Й. Гайгер

По аналогии с белой пихтой данная методика была применена и к буку. При этом для расположенных в этой зоне буковых лесов южной Германии в будущем могут представлять интерес, в частности, иберийские, итальянские и юго-восточноевропейские сорта бука, которые находятся в пределах или на окраинах промежуточной и маргинальной нишевых зон. На рисунке 4 изображен бук с превосходным качеством ствола в южной Италии.

Происхождения, которые хорошо зарекомендовали себя в опытах по происхождению в этих районах и обладают высоким генетическим разнообразием, вероятно, хорошо подготовлены к ожидаемому изменению климата. Маргинальность мест проведения опытов по происхождению показывает, что, за исключением одного испанского и одного румынского участка, все исследуемые насаждения расположены в климатически оптимальной зоне. Кроме того, списку происхождений из данного исследования была присвоена степень маргинальности их исходной территории. Анализ по нишевым зонам даже показал, что в маргинальной зоне не имеется доступных происхождений.

Из анализа имеющихся опытов по происхождению становится ясно, что необходим более активный поиск теплолюбивых, более сухих мест, чтобы на широкой эмпирической основе ответить на вопрос о климатически пластичных происхождениях бука для целевого региона в Германии. По этой причине следует организовать новые опыты по происхождению и практическому выращиванию на сухих участках. Для этого необходимо активизировать международное сотрудничество со странами южных регионов.

Результаты и неопределенности

Модели направлены на максимально точное отображение границы теплой и сухой ниши (Rear Edge) в более теплых регионах Европы. Однако степень, в которой границы распространения отражают экологический потенциал этих пород деревьев, является предметом научных споров в отношении обеих пород.

Что касается белой ели, то предполагается, что ее ареал был значительно сокращен в результате хозяйственных мероприятий и обгрызания дикими животными. Некоторые авторы считают, что в связи с этим ее толерантность к засухе значительно недооценивается. Исследования доказывают, что белая ель обладает более высокой толерантностью к засухе, чем ель.

Что касается бука, то неясно, действительно ли северо-восточная граница распространения обусловлена экофизиологическими факторами или же после ледникового периода процесс распространения бука в этом регионе еще не завершился. В этом случае равновесие между распространением вида и окружающей средой еще не достигнуто.

«Попали в самую точку»

Рис. 5: Возможная крона белой ели высотой более 35 м на горе Гарильоне, Калабрия. Фото: М. Шехо

В данной статье показано, как с помощью методов моделирования ниш и климатической аналогии можно выявить потенциально интересные регионы происхождения. Так, в числе прочих, в качестве интересного региона происхождения пихты была выделена Калабрия (рис. 5). Пример калабрийской пихты белой (провененция «Гарильоне») подтверждает, что представленный здесь метод поиска климатически пластичных провененций действительно обещает успех. Ведь эта калабрийская провененция продемонстрировала высокую продуктивность в Австрии на участках ниже 600 м над уровнем моря и поэтому уже была рекомендована для выращивания в соответствующих районах.

В будущих экспериментах по переселению (ассистированная миграция) с национальными и международными партнерами можно было бы, например, дополнить испытания по происхождению и практические опыты выращивания с климатически пластичными происхождениями из Германии, сравнивая при этом рост, засухоустойчивость и качество различных местных и неместных происхождений. При этом места для проведения испытаний по происхождению должны целенаправленно выбираться в маргинальной климатической зоне. Пошаговый подход, при котором в первую очередь используются подходящие сорта из прилегающих регионов, мог бы в долгосрочной перспективе повысить генетическую адаптивность местных популяций.

Краткий обзор

Нишевые модели и климатические аналогии помогают найти потенциально интересные регионы происхождения.

Популяции из теплых и засушливых регионов происхождения могут быть целенаправленно отобраны для практических опытов по выращиванию и для обогащения местного генофонда.
Поиск климатически пластичных источников происхождения с помощью этого метода может быть успешным.

Коллектив международных экспериментов по определению источников происхождения белой ели и бука следует расширить на основе четко определенной области поиска.

Проект «sensFORclim — климатическая чувствительность лесных генетических ресурсов в Германии» был поддержан Федеральным министерством продовольствия и сельского хозяйства (BMEL). Исполнителем проекта от имени BMEL является Специализированное агентство по возобновляемым сырьевым ресурсам (FNR). Финансирование осуществляется из специального фонда «Фонд энергетики и климата» в рамках директивы о финансировании Лесного климатического фонда (WKF; код финансирования: 2218WK14A4).

Оригинал: Šeho, M.; Hoffmann, Y.-D.; Mellert, K. H. (2026): D Die Suche nach Alternativherkünften. AFZ-Der Wald 03/2026, S. 14 – 16.