Направляясь в лабораторию био­индикации экологических систем СИФИБРа, наш корреспондент планировал обсудить с учёными изменения климата в Иркутской области, Прибайкалье и как максимум Сибири. Разговор получился неожиданным – вывернув тему наизнанку, учёные объяснили: изменение климата можно считать состоявшимся явлением, и теперь уже пора задуматься, почему так получилось и чем это грозит региону в обозримом будущем.

Исчезнувший изотоп

То, что происходит за окном, мимолётно отражаясь на прибитом к раме термометре, вызывает оторопь. Дело в том, что в последние несколько лет вечный спор климатологов о «глобальном потеплении» и «новом ледниковом периоде» внезапно утерял былую актуальность. Споры, не потеряв накала, сползли до местечковых проблем: Европу топит, в Азии – цунами и тайфуны, в Египте впервые за 120 лет выпал снег, а США фильмом-катастрофой «Послезавтра» накаркали себе 50-градусные холода. В Москве, в отличие от Египта, не могут дождаться снега, а в Сибири стоят, по меткому выражению климатологов, «зимы европейского типа». Казалось бы, где оттаявший Иркутск, а где заснеженный Египет – пусть они сами со своими проблемами разбираются, а нам остаётся только радоваться – ходить в ледяные городки без шапки и играть в снежки без варежек. 

Но изменения климата тем и отличаются от капризов погоды, что столь глобальные явления не могут касаться чего-то одного – в данном случае температуры. 

По информации лаборатории климатологии Института географии СО РАН, с 1987 по 2006 год зима в Иркутске стала теплее на семь градусов, и при взгляде за окно очевидно, что этот рост продолжается. Для периода зима-весна каждого года в этот отрезок времени вывели среднемесячный минимум. В 1987 году он составлял -29°С, а в 2006-м – -22°С (это, грубо говоря, средняя температура зимы). Вот летом-осенью таких значимых изменений нет – за те же 20 лет среднелетняя температура (май–октябрь) в городе повысилась всего на один градус, до +12°С. То есть как бы не было в других климатических и географических зонах, а в Иркутске локально зимы действительно изменились от «суровых сибирских» до «европейского типа». С этим вопросом «Иркутский репортёр» пришёл к заведующему лабораторией биоиндексации экосистем СИФИБРа Виктору Воронину. 

– Глобальные или локальные – это правильная постановка вопроса. Термин «глобальное потепление климата» сегодня уже изжил себя. Он был вброшен скоропалительно, и при здравом размышлении от него отказались – достаточно посмотреть, что сейчас происходит в Северной Америке, какое уж тут «потепление»… В Сибири конкретно мы сидим в зоне потепления – это железно! Я об этом и десять лет назад говорил, и сейчас говорю ещё более уверенно, – категорично утверждает Виктор Иванович. – Поэтому сейчас вопрос уже другой: а почему так случилось? Наши результаты изотопных анализов подтверждают: изменилось поведение тайги. 

Всё произошло совершенно случайно – никто не ставил себе задачей выяснить, как влияет климат на леса или влияют ли леса на климат. Это было рядовое и скучное исследование: иркутские учёные в середине 1980-х годов выяснили, что в древесине прибайкальских хвойных деревьев понизилось содержание изотопа углерода 12С… 

Все знают, что в атмосфере содержится некоторое количество углекислого газа СО2. Знакомым с экологией он также известен под названием «парниковый газ» – находясь в атмосфере, CO2 нагревается сильнее, чем обычная воздушная смесь, вызывая тот самый «парниковый эффект», повышение температуры воздуха. 

Но не все знают, что СО2 не однородный газ, а коктейль из нескольких изотопов углерода – 12С, 13С и 14С. Последний изотоп радиоактивный, и его содержание в атмосфере невелико, доли процента, и в данном случае он нас не интересует. Подавляющее же количество углекислоты, содержащейся в атмосфере, состоит из «лёгкого»изотопа 12С – его 97%. На долю «тяжёлого»изотопа 13С приходится около трёх процентов. 

Из школьного курса ботаники опять же всем известно, что деревья поглощают углекислый газ, а выделяют чистый кислород. Иначе нам нечем было бы дышать. Но не все помнят, что деревья, как и любые живые организмы, дышат, то есть выделяют в атмосферу углекислый газ и поглощают кислород. Только первый процесс всегда многократно интенсивнее второго. Дышать деревья начинают, когда подпадают под действие мощного стресса – высокой температуры, болезни, засухи и т.п. 

Оказалось, что соотношение в древесине хвойных деревьев лёгкого и тяжёлого изотопов является удобным индикатором для отслеживания процесса поглощения деревом углекислого газа. Если начинает расти доля тяжёлого изотопа,  значит дерево активнее начало дышать и снизило поглощение углекислого газа. Вот такая простая механика.

– Исследовав изотопный состав древесины лиственницы за пять веков, мы обратили внимание на резкое изменение изотопного соотношения в последние тридцать лет. В древесине заметно повысилось содержание тяжёлого изотопа. А это означало, что деревья активнее задышали и, следовательно, снизилась их способность усваивать углекислый газ из атмосферы. Мы попытались выяснить, с чем это было связано, – объясняет Виктор Воронин. – Если смотреть на изотопную кривую древесины почти за пятьсот лет, видно, что содержание изотопа было достаточно стабильным с небольшими периодическими колебаниями. А вот в конце 80-х годов прошлого века эта ситуация «сломалась» – линия изотопного соотношения древесины вышла из коридора нормальных флуктуаций и резко пошла в сторону от средних значений, причём  очень резво. Темп возрастал год от года. Означало это только одно – деревья снизили интенсивность компенсации прироста углекислого газа, который поставляется в атмосферу промышленностью и транспортом. А это должно привести к нарастанию климатических изменений. Ведь в настоящее время около 57% производимого человечеством углекислого газа удаляется из атмосферы растениями. 

Ёлка не хочет кушать СО2

Есть в Тихом океане станция слежения за количеством содержания в атмосфере СО2, называется Мауна Лоа и занимается измерениями последние полтора века. Их данные иркутские учёные сравнили со своими, и оказалось, что есть странная закономерность. До определённого момента оба графика совпадали – пока содержание СО2 в атмосфере росло незначительно, изотоп 13С отмечался в древесине сибирских деревьев также в привычных незначительных количествах. А когда количество изотопа стало резко повышаться, одновременно было отмечено резкое увеличение выбросов углекислоты в мировую атмосферу: на обоих графиках резкие отклонения от прямой линии были зафиксированы в одной точке временной шкалы, в 1987–1989 годах.

– Повышение уровня углекислого газа в мировой атмосфере – процесс глобальный, связанный с объективными причинами: производства «газуют», котельные, прочие предприятия. Наши изыскания, каким образом один глобальный процесс связан с другим, нашим, локальным, привели к неожиданному и крайне печальному открытию: до 1986 года сибирская тайга из последних сил выедала избытки углекислого газа из атмосферы. А потом интенсивность его поглощения резко снизилась, и с каждым годом она всё уменьшается и уменьшается. Вот тут-то мы и впали в ступор: в чём дело? Вроде ничего такого заметного в природе не произошло, а процесс изменился и вышел из-под контроля. Стали выяснять, как это связано с уровнем температуры или осадками. 

Осадки распространялись в одной плоскости, за последние сто лет их уровень существенно не изменился – произошло только небольшое перераспределение: зимой у нас стало больше снега, в сентябре и мае чуть повлажнее, но общая сумма значительно не изменилась. А вот температура укладывалась в оба предыдущих графика: как только увеличилось количество СО2 и уменьшилась интенсивность его поглощения сибирскими лесами, так и температура сразу поползла вверх.

– На каком-то этапе в атмосфере над Сибирью стало резко расти количество СО2. Десять лет назад его содержание было 360 ppm, то есть частей на одну тысячу. Сейчас – уже четыреста. Темп роста совершенно чудовищный. Для сравнения: за сто пятьдесят лет, до середины 1980-х, рост ppm содержания углекислого газа в атмосфере составил от 270 до 360. Вообще-то это вещь для деревьев кормовая – жуй не хочу. А у деревьев вдруг пропадает аппетит – уменьшение содержания в древесине изотопа 12С свидетельствует о том, что деревья стали всё меньше и меньше его выедать из воздуха. И всё это на фоне повышения температуры. Мы пришли к выводу: на каком-то этапе температура стала подавляющим фактором.

Фактор, подавляющий тайгу

Пытаясь понять причины, по которым местная тайга стала меньше потреблять углекислого газа, учёные затеяли долгий эксперимент. И выяснилось, что ситуация ещё катастрофичнее – «зелёные лёгкие планеты» выделяли СО2 больше, чем поглощали, а кислорода вырабатывали всё меньше. Четыре года один из сотрудников лаборатории биоиндикации экосистем СИФИБРа сидел на биостанции, расположенной на Хамар-Дабане. Каждый божий день он замерял метеопараметры. Три раза в день втыкал в деревья электроды. Потом сравнивал результаты. Только так учёным удалось «отловить» зависимость, и только тогда стало понятно, что происходит.

– Зимы последние годы тёплые. Причём температура снижается волнообразно – до Нового года было очень тепло, на Рождество приморозило, сейчас снова отпустило. Деревья же в Сибири адаптированы к нормальной, то есть суровой, зиме. В ноябре они уходят в глубокий покой и засыпают. Все свои резервные вещества на этот период они консервируют в виде сахаров – если вы варенье на балконе хранили, то знаете, что сахара на морозе не замерзают, а густеют. Так и здесь: вода изгоняется, сахара концентрируются и ждут до следующего года, – расписывает механизм по винтикам Воронин. – При нормальном развитии событий как только настала весна – оттаяла почва, пошла вода – сахара растворяются и переходят в сахарозу, а это основная энергетическая валюта дерева. Она идёт по всем каналам – в листья, в корни, в древесину, и всё чудесно: дерево питается, поглощает углекислый газ и вырабатывает кислород. 

Сейчас же среди зимы происходит ряд оттепелей. На Хамар-Дабане, например, в 2008–2010 годах несколько раз за зиму стояли плюсовые температуры, очень резко – ночью -14, утром поднимается до нуля и несколько дней стоит от 0 до +2. Деревья начинают оживать, просыпаться, расконсервировать запасённые вещества, дышать. Здесь ключевой момент – все ведь думают, что дерево вдыхает СО2, а выдыхает кислород. Это, конечно, чушь – любое живое существо дышит, что связано с процессами окисления и выделения углекислого газа. Рост дерева влечёт энергозатратные процессы, которые возможны только при участии кислорода. 

В нормальных условиях эта система сбалансирована — дерево выдыхает в атмосферу значительно меньше СО2, чем оттуда забирает. И прежде, чем начать усваивать СО2 и выделять кислород в атмосферу, дереву нужно «продышаться», то есть выделить некоторое количество углекислого газа, а чтобы запустить этот процесс, для активации хвои необходимо два-три дня. Но это летом. А на дворе – февраль. И тут начинается ерунда: корни заморожены, вода не поступает, и деревья не могут вырабатывать кислород, только дышат и при этом сжигают резервные вещества. Потом очередные морозы, деревья засыпают – и так несколько раз за зиму.  

– Что мы имеем в результате? Во-первых, несколько, в сумме продолжительностью до двух недель, выбросов СО2 в атмосферу зимой – одно дерево не делает картины, но огромные пространства тайги от Новосибирска до Иркутска выбрасывают миллионы кубометров парникового газа. И во-вторых, не способные к нормальной жизнедеятельности деревья весной – в вегетационный период они входят ослабленными, у них начинает желтеть хвоя, что мы последние годы сплошь и рядом наблюдаем, – загибает пальцы Виктор Иванович. – Это можно сравнить с медведем: за зиму нагулял жирок, отоспался в берлоге, отдохнул и весной с радостью пустился в рост, на активную жизнь. Если за зиму устал – любой стресс выбивает из колеи, сразу одолевают усталость и одышка. Так и деревья: тёплой зимой они не отдыхают и летом при любой стрессовой ситуации, например при засухе, начинают дышать, выделяя избыточное количество углекислого газа. Таким образом, они от климатических изменений страдают сами и ещё больше усугубляют ситуацию: от тёплой зимы деревья болеют, не могут выделять кислород и, наоборот, выделяют углекислый газ. Он усиливает парниковый эффект, и зимы становятся ещё более тёплыми. И так до бесконечности… 

Причина тёплых зим последних лет состоит в том, что деревья не только меньше вырабатывают кислорода, но ещё и сами «загрязняют» атмосферу парниковым газом. В результате над Прибайкальем растёт «подушка», нагревающаяся на солнце и укрывающая регион от зимних морозов. 

Тайга уходит на «больничный»

За последние два-три года появился ещё один симптом, говорящий о том, что этот «синдром хронической усталости» прибайкальской тайги становится хроническим заболеванием. 

– У нас есть Центр защиты леса Иркутской области и Республики Бурятия. К нам обратились его сотрудники: по неизвестной причине стали гибнуть промысловые леса, кедровые и пихтовые, темнохвойные, в районах Тункинской долины, Саян и того же Хамар-Дабана. Гибли огромные лесные массивы – двадцать тысяч гектаров в Бурятии и ещё десять на территории нашей области. В прошлом году мы про-анализировали несколько таких деревьев и наконец-то установили причину – оказалось, виной всему бактериальные инфекции, которых у нас никогда не было. Причина этой «эпидемии» тоже кроется в тёплых зимах: раньше нормальный ход событий не давал бактериям развиться, вымораживал, но сейчас они легко переживают в тепле, а ослабленный этим же теплом иммунитет деревьев даёт благоприятную среду для их развития. 

По мнению учёных, бактериальные заболевания – только начало большого патогенного процесса. Вслед за ними отмечаются грибковые заболевания – их вызывают микроскопические грибки, уже сейчас дающие массовые вспышки болезней хвойного леса. 

Несколько лет на Хамар-Дабане иркутские учёные по три раза в день делали замеры состояния деревьев и сравнивали их с метеопараметрами…

– Теперь уже не важно, что запустило этот процесс, – мы же не можем вернуться назад и что-то там подкрутить-поправить. Важно, что сейчас тайга оказывается не таким уж помощником в деле ассимилирования парниковых газов, а, на­оборот, ещё и сама является их поставщиком. С другой стороны, в результате климатических изменений деревья становятся очень уязвимым объектом, – прогнозирует развитие ситуации Виктор Воронин. – В конкурентной борьбе хвойные проигрывают лиственным. Ели и сосны вытесняются берёзой и осиной: они листья сбросили осенью, и им без разницы колебания температуры за бортом. Мы можем потерять хвойные леса, всё зарастёт осиной и берёзой – а с народно-хозяйственной точки зрения их древесина никакая, бросовая. Берёзка только считается романтичной, для нас это сорняк. 

Хвойная тайга может отодвинуться к северу, где ещё остался привычный для неё климат. Механизм простой и понятный: уже сейчас 30000 гектаров тайги – деревья с жёлтенькими иголками, ослабленные и подверженные заболеваниям. Они лёгкая добыча для сибирского шелкопряда, который сожрёт их за милую душу. Находится всё это в труднодоступной местности, поэтому срубить и вывезти древесину невозможно. Это готовый валежник, которому достаточно одной молнии, чтобы превратиться в сплошную гарь. Хвойные деревья возобновиться на этом месте уже не смогут – для них климат неблагоприятно тёплый. Были бы привычные сибирские морозы, всё пошло бы обычным путём возобновления – первыми поднимались бы берёзы, а под их пологом росли ели, сосны и кедры. Лет через 60 лиственные заросли распадались бы и на их месте вырастала новая тайга. Сейчас заместить прежние заросли будет нечем. 

В течение нескольких десятилетий ландшафт может измениться неузнаваемо – вместо тайги встанет просторная лесостепь, где огромные, на миллионы гектаров, пустые луга на месте сожранных шелкопрядом деревьев будут чередоваться с редкими берёзовыми рощами. Лесостепная растительность – это другой уровень увлажнения, то есть другой способ хозяйствования. 

– Регулирующая роль лесов изменится, и в первую очередь пострадает гидроэнергетика. Приточность изменится – уровень воды упадёт, у нас много ГЭС, выработка электроэнергии станет проблематичной. 

– Что делать? 

– Локально мы ничего не сделаем, это проблема не человека, а человечества. И она становится глобальной проблемой выживания, которая решается на уровне правительства, задачей политики, – печально улыбается Виктор Иванович. – Поэтому всё, что я могу сказать, – это банальное «Берегите лес!».