Вступ
Зростаючий техногенний вплив на довкілля став причиною незворотних екологічних явищ у природі, загрозливих для функціонування біосфери, як планетної екосистеми. Найнебезпечнішим таким явищем є порушення балансу 02/CO2в атмосфері, що стало причиною глобального потепління клімату. За даними американських вчених Е.Д. Енгера, та Б.Ф. Сміта (Enger, Smith, 1998) протягом 1960-1995 pp. кількість двоокису вуглецю збільшилась на 14%. Згідно Російської гідрометеорологічної служби (2005) протягом 1900-2000 р. середня річна температура на Земній кулі піднялася на 0,80С, а у Північній півкулі – на 0,70С, і, за прогнозами екологів, ця тенденція триватиме (рис. 1).
Рис1. Тенденція глобального потепління клімату протягом останнього століття
Наслідки потепління клімату проявляються у всіх взаємопов’язаних складових біосфери – гідросфері, педосфері, атмосфері, біотосфері (мікробобіота, мікобіота, рослинний і тваринний світ) та соціосфері.
Вони є причиною небезпечних у глобальному вимірі екологічних явищ: танення льодовиків, та підняття рівня Світового океану, що створює загрозу затоплення малих островів; десертизація (опустелювання) ґрунтів та ландшафтів у засушливих кліматичних зонах; збільшення випаровування вологи з морів і океанів та кількості випадання атмосферних опадів, небезпечних для виникнення паводків; небажана зміна в рослинному покриві і ландшафтах та зміщення ландшафтно-географічних зон. На рис. 2 показані взаємозв’язки між субсистемами біосфери та вплив на них глобального потепління клімату.
Для дослідження впливу зміни клімату на динамічні тенденції рослинності найкращими географічними моделями є гірські регіони. У них, порівняно з рівнинними ландшафтами, на значно коротшій відстані можна вивчати зміни просторової диференціації рослинного покриву та його динамічні тенденції, зумовлені потеплінням клімату. До таких регіонів належать Українські Карпати, які географічно ізольовані від впливу клімату Атлантичного океану, басейнів Балтійського і Чорного морів і знаходяться в кліматичній зоні, в якій виразно проявляється вплив глобального потепління.
Потепління клімату на Північній півкулі на 0,70С адекватно тому, якби розташований в центральній частині Європи регіон Карпат географічно змістився на 100 км південніше. Воно проявляється в різних сферах господарської діяльності людини, пов’язаної з використанням відновних природних ресурсів, зокрема в сфері лісівничій. Відзначимо, що лісові формації, порівняно з іншими типами рослинності, відзначаються найдовшим циклом розвитку, займають найбільшу площу (28% суходолу) і мають найвагоміше значення у відновленні кисню на планеті. Дослідження впливу глобальної зміни клімату важливе не лише в біогеографічному аспекті, але потрібне для обґрунтування екологічної стратегії оптимізації лісового біому у природних умовах, які змінюються. Це завдання зокрема важливе для гумідних гірських регіонів, до яких належать і Українські Карпати.
Динамічні тенденції лісових формацій та висотних поясів рослинності у зв’язку з потеплінням клімату
Наукова дискусія про вплив глобального потепління на динаміку верхньої межі лісу в Карпатах почалася з середини минулого століття. З цього приводу проф. П.Д. Ярошенко [1957] стверджував, що поступове потепління клімату повинно б сприяти зміщенню високогірської межі лісу в напрямку догори. Проте, за його висновком, відбувається зворотне явище. Головною причиною зниження природної межі лісів у даний період є снігові лавини, кам’яні обвали, змиви, у високогір’ї – заторфування ґрунту. Протилежну думку по цьому питанню висловили В.І. Комендар (1967), СМ. Стойко (1967), К.А. Малиновський (1995), та інші ботаніки. Розходження у висновках щодо причин динаміки верхньої межі лісу можна пояснити відсутністю фактичних даних, які стосуються цієї проблеми, та різними підходами її дослідження.
Рис. 2. Біосфера як планетна екосистема та вплив глобального потепління клімату на її підсистеми.
На нашу думку, для з’ясування цього складного біогеографічного питання найпридатніші такі методи досліджень: хорологічний/ареалогічний (дослідження спонтанного поширення едифікаторних та близьких до них за біоекологічними властивостями порід у різних висотних поясах рослинності та в різних кліматичних зонах; метод біологічних і ценотичних тестів (дослідження плодоношення деревних порід, їх генеративного і вегетативного розмноження, оцінка конкурентної здатності між видами та їх вітальності; метод історико-географічний (виявлення реліктових та азональних локалітетів деревних порід з різних періодів голоцену, які свідчать про хід польодовикової історії розвитку рослинності); метод топонімічний.
Найпридатнішими екологічними моделями для дослідження впливу потепління клімату на динамічні тенденції рослинних формацій є висотні рослинні пояси, які сформувалися у польодовиковий період. Висотні рослинні пояси (ВПР) – це фітоценотичні комплекси, які об’єднують близькі за біоекологічними властивостями едифікаторні породи та сформовані у відповідних для них кліматичних зонах. На підставі співвідношення едифікаторів, які утворюють корінні фітоценози та встановлених М.С. Андріановим (1957) кліматичних зон і підзон, ми деталізували висотну диференціацію рослинного покриву Карпат і виділили 10 висотних рослинних поясів (вегетаційних ступенів) (Стойко, 2004).
Вони розташовані в такій послідовності:
1. ВРП дубових лісів з дуба звичайного;
2. буково-ялицево-дубових лісів з дуба звичайного (Передкарпаття);
3. дубових лісів з дуба скельного (Закарпаття);
4. буково-дубових та дубово-букових лісів з дуба скельного (Закарпаття, Буковина);
5. букових лісів;
6 ялицево-букових та буково-ялицевих лісів;
7. буково-ялицево-смерекових лісів;
8. смерекових лісів;
9. ВРП криволісся та субальпійських лук;
10. ВРП альпійських лук.
На підставі порівняльних хорологічних, екологічних та ценологічних досліджень встановлено, що в місцевостях, в яких збереглися фітоценози із близьким до природних лісів видовим складом, потепління клімату по різному впливає на динамічні тенденції лісових формацій та висотні рослинні пояси. Такі висновки зроблено шляхом оцінки природного поновлення едифікаторних порід у ВРП як ценотичного показника їхньої вітальності та з’ясування напрямків сукцесійних процесів у досліджуваних лісових формаціях.
Встановлено, що корінні фітоценози у ВРП дубових та буково-ялицево-дубових лісів з дуба звичайного ценотично стабільні. Виняток становлять лише вологі та сирі чорницеві і рунянкові дубові суяличини в Передкарпатті та заплавні дубові ясенини у Надтисянській низовині Закарпаття, в яких проходить витіснення дуба ялицею та ясенем звичайним.
Фітоценози 3-го ВРП дубових лісів з дуба скельного, сформованого на теплому південному мегасхилі Вигорлат-Гутинського вулканічного хребта, також ценотично стабільні. Площа цих дібров істотно зменшилася внаслідок розвитку виноградарства.
У 4-му ВРП буково-дубових та дубово-букових лісів з дуба скельного та 5-му ВРП букових лісів на Закарпатті спостерігається потягом останніх десятиліть спонтанне поширення теплолюбних порід – черешні (800-900 м), граба (900-1000 м), клена польового (500-600 м), береки (650 м), ліщини (900-1000 м), бирючини звичайної (300-350 м), бруслини європейської (300-400 м), дерена справжнього (500-600 м, на карбонатних ґрунтах). Ці види, які є характерними супутниками дуба скельного, свідчать, про можливість у зв’язку з потеплінням клімату, розширення його господарського ареалу в Закарпатті й Буковині до 600-700 м н.р.м., а в Передкарпатті до 600 м н.р.м, що сприятиме покращенню економічної вартості гірських лісів.
У 6-му ВРП ялицево-букових та буково-ялицевих лісів, які мають в Бескидах зональне поширення, кількісні показники природного відновлення та вікові групи підросту адекватні видовому складу едифікаторних видів. Це свідчить про ценотичну стабільність корінних фітоценозів висотного рослинного поясу.
Порівняльні дослідження природного відновлення едифікаторів у 4-му ВРП буково-дубових та дубово-букових лісів, а також у 7-му ВРП буково-ялицево-смерекових лісів свідчать, що у зв’язку з потеплінням клімату бук лісовий відзначається високою вітальністю. Кількісне домінування у підрості надає йому перевагу у міжвидових взаємовідносинах з дубом скельним та смерекою, що сприяє розширенню ареала бучин як на контакті з дубовими, так і смерековими фітоценозами. Про інвазію бука у ВРП дубових та частково смерекових лісах свідчать також виявлені нами серед зональних бучин реліктові локалітети дуба скельного та смереки. Вони збереглися в оліготрофних несприятливих для бука едатопах у верхів’ях рік і потоків Ужа, Тур’ї, Лужанки, Кузія. Ці цінні в історико-географічному аспекті природні об’єкти підлягають охороні.
Цікавим є екологічний стан та вітальність букових і смерекових лісів на антропогенно зниженій верхній межі лісу 5-го і 8-го ВРП. У Чорногорі, Чивчинах, Мармароському Попі Івані, де в прикордонній зоні після війни був припинений випас худоби, спостерігається спонтанне природне поновлення смереки, процес ресильватизації післялісових лук та поступового відтворення верхньої природної межі смерекових лісів. Такого явища немає на верхній межі бучин у Свидовецькому масиві, на полонинах Красна, Рівна та в Бескидах, що можна пояснити труднощами проростання плодів бука у щільнодернистих трав’яних фітоценозах, та його чутливістю до екстремальних температур на межі природного зростання.
Тому бук має тут часто форму криволісся. На таких луках потрібно штучно сприяти природному відновленню лісового бука.
Дослідження В.Г. Коліщука (1967) про збільшення за останнє століття в субальпійському поясі приростів на пагонах сосни гірської, свідчать про її позитивну реакцію на потепління клімату та про підняття верхньої межі зростання. До речі протягом останніх десятиліть відбувається інтенсивне заростання сосною гірською військової дороги, побудованої в зоні криволісся в Чорногорі в 1915 р.
Наші попередні висновки відносно динамічних тенденцій лісових формацій та висотних рослинних поясів зроблені на підставі оцінки відповідності природного поновлення едифікаторів видовому складу їхніх фітоценозів та з’ясування в них напрямків сукцесійних процесів. Для детальнішого з’ясування цього питання потрібні стаціонарні екологічні дослідження на контакті різних ВРП та на верхній межі поширення лісів.
Висновок
Вплив глобального потепління клімату на динамічні тенденції лісових формацій та висотних лісових поясів проявляється диференційовано в залежності від біоекологічних властивостей едифікаторів, ценотичних особливостей їхніх угруповань, конкурентної здатності у міжвидових взаємовідносинах. Ця проблема актуальна не лише у біогеографічному плані, але важлива і в лісогосподарському аспекті. Адже в Карпатах потрібно формувати екологічно стабільні фітоценози з врахуванням потепління клімату. Для стаціонарних досліджень впливу кліматичних змін на лісові формації доцільно організувати такі біогеографічні моніторинги: у дубовому природному лісі з дуба скельного в Угольському науково-дослідному природоохоронному відділенні Карпатського біосферного заповідника; у букових пралісах Стужиці та Явірника в Ужанському національному природному парку, де професор А. Златнік ще в 1936 р заклав дослідні ділянки по вивченню ценотичної структури природних лісів; у смерекових пралісах та гірсько-сосновому криволіссі в Чорногірському масиві Карпатського національного природного парку.
Андрианов М.С. Вертикальная термическая зональность Советских Карпат. Научн. Зап. Львов. гос. ун-та. Геогр. сборн. 1987, Вып. 4. - С. 84-101.
Колищук В.Г. Динамика прироста горной сосны (Pinus mugus Scop.) в связи с солнечной активностью. // Доклады AH CCCP. T.167, 1966. - №3.
Комендар В.І. До питання про динаміку рослинних поясів у Східних Карпатах /Укр. бот. журн.Т.14, 1957. - №4. С. 15-25.
Малиновський К.А. Рослинність високогір’я Українських Карпат. К.: Наукова думка, 1980. - 278 с.
Росгидромет. Стратегический прогноз изменений климата Российской Федерации до 2010-2015 гг. и их влияние на отрасли экономики России. - М., 2005. - 22 с.
Стойко CM. Географічні варіанти висотних поясів рослинності на різних мегасхилах Українських Карпат. Фізична географія і геоморфологія. Вип. 46, Т.1. - Львів, 2004. - С. 147-154.
Ярошенко П.Д. О природной динамике верхней границы леса в Карпатах. /ДАН СССР. T.XXXVIII. - 1957. - С. 80-90.
Enger E.D., Smith B.F. Environmental Science. A Study of interrelationships. 6 th Edition. California. St. Louis, Missouri. - 456 p.
S.M. Stoyko
THE POSSIBLE INFLUENCE OF GLOBAL CLIMATE WARMING ON DYNAMIC TENDENCES OF VEGETATIONAL BELTS IN THE CARPATHIANS
Chorological, biological, phytocoenotical, historical-geographical methods was applied for investigation of influence of global climate warming on forest vertical belts. The different action of climate change on dynamic tendencies of various forest formations and vertical belts was established. It was proposed to organized the biogeographically monitoring for long-term study of dynamic tendencies of vertical belts of oak, beech, spruce, Pinus mugo natural communities situated in the National natural parks.
Key words: biosphere, vegetation belt, biogeographically model, monitoring.