Российские ученые обнаружили климатические убежища на юге Сибири, в которых кедр сибирский переживал изменение климата во время плейстоцена. При помощи генетических и палеоэкологических данных, специалисты проследили повторное расселение кедра по территории Сибири, когда климатические условия улучшились. Полученные сведения помогут создать разработать методы и создать заповедники для сохранения лесов. Результаты исследования опубликованы в журнале Tree Genetics & Genomes.

Климатические изменения вызывают обеспокоенность судьбой бореальных лесов, в особенности некоторых особо чувствительных видов деревьев. Например, кедр сибирский — основная лесная порода Сибири, уже пострадал от изменения климата. Специалисты отмечают, что потепление привело к сдвигу ареалов этого вида, уменьшению размеров популяций, а также к генетическим мутациям. Более того, в южной части Сибирских гор и в районе озера Байкал изменение климата стало причиной гибели кедра. Чтобы понять дальнейшее влияние, риски и ответную реакцию лесной растительности, необходимо понимать, как деревья реагировали на прошлые климатические колебания. Эти знания помогут разработать методы защиты лесов.

Ученые из Красноярска и Екатеринбурга, при участии исследователей из ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», определили участки сохранения кедра сибирского в период оледенения и пути его распространения с позднего плейстоцена до наших дней по территории Сибири.

В позднем плейстоцене происходили ощутимые климатические колебания — похолодание, вызвавшее изменения экосистем Сибири. Плейстоценовые ледниковые циклы сильно повлияли на деревья умеренной и северной зоны. В том числе и на кедр сибирский. Чтобы пережить оледенение деревья меняли ареал своего распространения «перебираясь» в более защищенные от холода места – убежища. Однако суровый холодно-сухой климат значительно сократил численность популяции кедра, что сказалось на генетической структуре деревьев. После потепления, кедр распространился обратно из климатических убежищ по другим территориям, неся свои генетические следы.

Работа исследователей была направлена на поиск климатических убежищ, возможных путей миграции и возвращения территорий кедра сибирского с позднего плейстоцена до настоящего времени. Для этого специалисты провели анализ геномных генетических данных 67 популяций кедра сибирского, растущих на Урале и в Западных Саянах, затем сравнили их с палеонтологическими данными и записями. В результате они создали адаптивную модель распространения кедра сибирского в среднем голоцене — 8,3–4,2 тыс. лет назад, в условиях максимального похолодания — 21 тыс. лет назад, и в межледниковье —130 тыс. лет назад.

Учёные обнаружили четыре генетически различных популяции кедра сибирского, которые нашли убежища во время оледенения на территориях Западного Саяна и Алтая, Восточного Саяна, Кузнецкого Алатау и Урала. Горы и древние озера создавали подходящими климат для выживания лесов. Это также подтверждается палеоданными. Например, ископаемыми семенами вблизи Телецкого озера, датированными 16–15 тыс. лет назад, и пыльцевыми находками вдоль долины реки Ануй на Алтае. Древняя пыльца также была обнаружена на побережье озера Байкал. Моделирование также подтвердило благоприятные условия для обитания кедра сибирского в этих районах во время оледенения.

Специалисты выяснили, что широкое распространение кедра по всей Сибири началось в период голоцена,131–120 тыс. лет назад, когда климат снова стал теплым и влажным. Темнохвойные леса распространились на север. Из убежищ Урала и Кузнецкого Алатау кедр сибирский начал заселять всю Западно-Сибирскую равнину. Восточные популяции кедра вышли из Восточного Саяна и побережья озера Байкал и заселили Прибайкалье и часть Средней Сибири. Алтайские и Западно-Саянские популяции остались в пределах своего ареала, генетические особенности этой популяции больше нигде не встречались. В середине голоцена, 8–4 тыс. лет назад, ареал кедра распространился до полуостровов Ямал и Таймыр.

«Мы получили глубокое представление о прошлом кедра сибирского. Обнаружили четыре генетических кластера кедра сибирского и предложили вариант послеледникового расселения деревьев по территории Сибири. Палеоданные, такие как пыльца и результаты моделирования указывают на сокращение ареала кедра в сторону гор Южной Сибири и Урала во время оледенения. Мы установили несколько горных убежищ в пределах Южной Сибири и около больших озер Байкала и Телецкого, где деревья смогли выжить, переждав суровые условия, а потом дать начало современным популяциям. Наши результаты о благоприятных местах в прошлом, где сохранился кедр, могут дать ценную информацию для планирования и размещения будущих заповедников этих уникальных деревьев», — рассказала соавтор работы Галина Кузнецова, кандидат биологических наук старший научный сотрудник Института леса им. В. Н. Сукачева СО РАН.

В исследовании приняли участие специалисты Института экологии растений и животных Уральского отделения РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр» СО РАН и Сибирского федерального университета.

Работа поддержана Российским научным фондом (проект № 22-24-00665).