Ученые Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН (ФИЦ КНЦ СО РАН) совместно с коллегами из Сибирского федерального университета, Швейцарии, Франции и США обнаружили, что деградация вечной мерзлоты, вызванная потеплением, увеличивает обеспеченность лиственниц минеральными питательными элементами. Исследователи прогнозируют, что это вызовет рост биомассы и продуктивности деревьев в мерзлотной зоне Центральной Сибири. Результаты исследования опубликованы в журнале Forests.

Лиственница распространена практически на всей территории Центральной Сибири от тундры на севере до Алтая и Саян на юге. Доля лиственницы в общих запасах хвойной древесины в России — около сорока процентов. Благодаря своим биологическим особенностям — поверхностной корневой системе и ежегодному обновлению хвои, эти деревья могут расти и при высокой влажности почв, например, на болотах и в холоде. На севере помимо сурового климата отрицательное воздействие на рост и продуктивность растений оказывает вечная мерзлота. В таких условиях вегетационный период значительно сокращается. Однако из-за глобального потепления ситуация постепенно меняется.

Красноярские ученые вместе с коллегами из нескольких стран мира прогнозируют, что деградация многолетней мерзлоты приведет к увеличению доступности элементов минерального питания для лиственниц. Международный коллектив исследователей проанализировал возможные эффекты потепления климата на двух наиболее распространенных в Центральной Сибири видах лиственниц — сибирской и Гмелина. На нескольких опытных участках вблизи поселка Тура в Эвенкии и в Красноярске в течение вегетационного периода специалисты измеряли содержание азота, фосфора и калия в хвое деревьев на южных и северных склонах холмов, в речной долине с плодородной почвой и на болоте. Оказалось, что концентрация этих элементов в хвое увеличивается на более теплых почвах. Значит с потеплением климата деревья будут получать больше питательных веществ и, как следствие, показывать большую продуктивность.

«Рост древостоев лиственницы на севере сильно различается из-за локальных экологических условий. Мы выбрали участки исследования таким образом, что создать «природную лабораторию». Так, северные склоны, получают меньше солнечной радиации, чем южные, почва там оттаивает медленнее и на меньшую глубину. Наибольшее количество элементов минерального питания достается деревьям в речной долине, где почвы наиболее богатые из-за постоянного притока минеральных элементов. Верховые болота бедны питательными веществами, поскольку питательные элементы поступают только с атмосферными осадками», — пояснил кандидат биологических наук, заведующий лабораторией биогеохимических циклов в лесных экосистемах Института леса им. В.Н. Сукачева КНЦ СО РАН Анатолий Прокушкин.

Ученые отметили и другие важные особенности развития лиственницы на мерзлотных почвах. Для бореальных лесов характерно ограниченное количество азота. Его восстановлению способствуют симбиотические отношения растений с грибами, так называемая микориза. Грибы увеличивают поверхность всасывания на бедных почвах, снабжают дерево питательными веществами, в том числе азотом, а взамен получают от корней глюкозу. Состав азота в хвое лиственницы на Севере свидетельствует о важности такой симбиотической связи, которая ослабевает по мере улучшения почвенных условий.

Не менее важным механизмом выживания лиственницы в северных районах является ресорпция — возвращение элементов питания в структуру дерева перед опадом хвои в начале осени. Деревья лиственницы могут сохранять от 60 до 90% азота, фосфора и калия и использовать их вновь следующей весной, когда почва остается замерзшей, для построения нового листового аппарата. Специалисты обнаружили, что на севере лиственницы восстанавливают на много больше фосфора и калия, чем на юге.