Введение
Тайга, также известная как бореальный лес или снежной лес, – это биом, характеризующийся хвойными лесами, состоящими преимущественно из сосен, елей и лиственниц. Тайга, или бореальный лес, является крупнейшим по площади наземным биомом в мире. В Северной Америке она охватывает большую часть внутренней Канады, Аляски и части северных штатов, прилегающих к Канаде. В Евразии тайга покрывает большую часть Швеции, Финляндии, значительную территорию России от Карелии на западе до Тихого океана (включая большую часть Сибири), значительную часть Норвегии и Эстонии, некоторые районы Шотландского нагорья, отдельные низменные и прибрежные участки Исландии, а также территории северного Казахстана, северной Монголии и северной Японии (на острове Хоккайдо). Преобладающие виды деревьев варьируются в зависимости от продолжительности вегетационного периода и летних температур. Тайга Северной Америки состоит в основном из елей; скандинавская и финская тайга – из смеси елей, сосен и берёз; российская тайга включает ели, сосны и лиственницы, в зависимости от региона; а восточносибирская тайга представляет собой обширный лиственничный лес. Тайга в её нынешнем виде – относительно недавнее явление, существующее лишь последние 12 000 лет, начиная с эпохи голоцена. Она распространилась на земли, которые в позднем плейстоцене были покрыты мамонтовой степью, скандинавским ледниковым щитом в Евразии и ледниковым щитом Лаврентида в Северной Америке. Хотя на больших высотах тайга переходит в альпийскую тундру через кустарниковые заросли, это не исключительно альпийский биом, и в отличие от субальпийских лесов, большая часть тайги расположена на равнинах. Термин «тайга» используется не всеми культурами единообразно. В английском языке «бореальный лес» чаще употребляется в США и Канаде для обозначения более южных регионов, в то время как «тайга» используется для описания более северных, малонаселённых областей, приближающихся к линии леса и тундре. Хоффман (1958) рассматривает происхождение такого различного использования в Северной Америке и то, как это различие искажает устоявшееся русское употребление. Изменение климата представляет угрозу для тайги, и вопрос о том, как учитывать поглощённый или выделенный углекислый газ при расчётах выбросов углерода, остаётся предметом споров.
Taiga ('/t//aɪ//ɡ//ə/; тайга́), also known as boreal forest or snow forest, is a biome characterized by coniferous forests consisting mostly of pines, spruces, and larches. The taiga or boreal forest is the world's largest land biome. In North America, it covers most of inland Canada, Alaska, and parts of the northern contiguous United States. In Eurasia, it covers most of Sweden, Finland, much of Russia from Karelia in the west to the Pacific Ocean (including much of Siberia), much of Norway and Estonia, some of the Scottish Highlands, some lowland/coastal areas of Iceland, and areas of northern Kazakhstan, northern Mongolia, and northern Japan (on the island of Hokkaidō). The principal tree species, depending on the length of the growing season and summer temperatures, vary across the world. The taiga of North America is mostly spruce; Scandinavian and Finnish taiga consists of a mix of spruce, pines and birch; Russian taiga has spruces, pines and larches depending on the region; and the Eastern Siberian taiga is a vast larch forest. Taiga in its current form is a relatively recent phenomenon, having only existed for the last 12,000 years since the beginning of the Holocene epoch, covering land that had been mammoth steppe or under the Scandinavian Ice Sheet in Eurasia and under the Laurentide Ice Sheet in North America during the Late Pleistocene. Although at high elevations taiga grades into alpine tundra through Krummholz, it is not exclusively an alpine biome, and unlike subalpine forest, much of taiga is lowlands. The term "taiga" is not used consistently by all cultures. In the English language, "boreal forest" is used in the United States and Canada in referring to more southerly regions, while "taiga" is used to describe the more northern, barren areas approaching the tree line and the tundra. Hoffman (1958) discusses the origin of this differential use in North America and how this differentiation distorts established Russian usage. Climate change is a threat to taiga, and how the carbon dioxide absorbed or emitted should be treated by carbon accounting is controversial.
Климат и география
Тайга покрывает около 11,5% суши Земли, уступая по площади только пустыням и засушливым кустарниковым землям.
Температура
После постоянных ледяных шапок и тундры, тайга является наземным биомом с самой низкой среднегодовой температурой, при этом среднегодовая температура обычно варьируется от экстремальных зимних минимумов в северной тайге, как правило, ниже, чем в тундре. В тайге восточной Сибири и внутренней части Аляски-Юкон среднегодовая температура достигает до -8 °C. Самые низкие достоверно зафиксированные температуры в Северном полушарии были зафиксированы в тайге северо-восточной России. Тайга имеет субарктический климат с очень большим диапазоном температур между сезонами. - это типичная температура зимнего дня и – средний летний день, но длинная, холодная зима является доминирующей особенностью. Этот климат классифицируется как Dfc, Dwc, Dsc, Dfd и Dwd в схеме классификации климата Коппена, что означает, что короткие лета (средняя температура 24 часа или более), хотя обычно теплые и влажные, длятся всего 1–3 месяца, в то время как зимы, со средними температурами ниже нуля, длятся 5–7 месяцев. В сибирской тайге средняя температура самого холодного месяца составляет от -40 °C до -30 °C. Есть также некоторые гораздо меньшие районы, переходящие к океаническому климату Cfc с более мягкими зимами, в то время как крайний юг и (в Евразии) запад тайги достигают влажного континентального климата (Dfb, Dwb) с более длительными летами. Согласно некоторым источникам, боровой лес переходит в умеренный смешанный лес, когда среднегодовая температура достигает около 0 °C. Прерывистая вечная мерзлота встречается в районах со среднегодовой температурой ниже нуля, в то время как в климатических зонах Dfd и Dwd наблюдается сплошная вечная мерзлота, которая ограничивает рост деревьев с очень поверхностной корневой системой, таких как сибирская лиственница.
Вегетационный период
Вегетационный период, когда оживает растительность в тайге, обычно немного длиннее, чем климатическое определение лета, поскольку растения бореального биома имеют более низкий температурный порог для начала роста, чем другие растения. Некоторые источники указывают 130 дней как типичную продолжительность вегетационного периода для тайги. Для Тайга-Плейнс в Канаде вегетационный период варьируется от 80 до 150 дней, а для Тайга-Шилда – от 100 до 140 дней. Другие источники определяют вегетационный период по количеству дней без заморозков. Данные для районов на юго-западе Юкона показывают 80–120 дней без заморозков. В закрытом пологе бореального леса в Кенозерском национальном парке, расположенном недалеко от Плесецка, Архангельская область, в среднем насчитывается 108 дней без заморозков. Самый продолжительный вегетационный период наблюдается на небольших территориях, испытывающих влияние океана; в прибрежных районах Скандинавии и Финляндии вегетационный период закрытого бореального леса может составлять 145–180 дней. Самый короткий вегетационный период встречается в северной экотонной зоне тайги–тундры, где северный таежный лес больше не может расти, а тундра доминирует в ландшафте, при этом вегетационный период сокращается до 50–70 дней, а средняя за сутки температура самого теплого месяца года обычно составляет или ниже. Высокие широты означают, что солнце не поднимается высоко над горизонтом, и количество получаемой солнечной энергии меньше, чем в более южных широтах. Однако высокие широты также обеспечивают очень длинные летние дни, поскольку солнце остается над горизонтом почти 20 часов в сутки, или до 24 часов, в то время как зимой, в зависимости от широты, световой день составляет всего около 6 часов или отсутствует вовсе. В районах тайги, расположенных внутри Северного полярного круга, в середине лета наблюдается полярный день, а в середине зимы – полярная ночь.
Осадки
Тайга испытывает относительно небольшое количество осадков в течение года (обычно ежегодно, в некоторых районах), преимущественно в виде дождя летом, а также в виде снега или тумана. В самых северных частях таежного биома снег может лежать до девяти месяцев. Туман, особенно густой в низинах во время и после оттаивания замерзших арктических морей, препятствует проникновению солнечного света к растениям даже в длинные летние дни. Поскольку испарение в течение большей части года невелико, годовое количество осадков превышает испарение, что достаточно для поддержания обильной растительности, включая крупные деревья. Это объясняет значительную разницу в биомассе на квадратный метр между тайгой и степью (в более теплых климатических зонах), где испароиспарение превышает количество осадков, ограничивая растительность в основном травами. В целом, тайга распространяется к югу от июльской изотермы, иногда достигая ее северной границы, при этом южная граница более изменчива. В зависимости от количества осадков, тайга может сменяться лесными степями к югу от июльской изотермы, где осадки очень низкие, но чаще всего простирается до нее, а в отдельных районах с более высоким уровнем осадков, например, в Восточной Сибири и прилегающей Внешней Маньчжурии, – к югу от июльской изотермы. В этих более теплых областях тайга отличается большим видовым разнообразием, с более теплолюбивыми видами, такими как корейская сосна, ель Езо и маньчжурская ель, и постепенно переходит в смешанные широколиственные леса или, локально (на побережьях Тихого океана Северной Америки и Азии), в умеренные хвойные дождевые леса, где появляются дуб и граб, присоединяясь к хвойным, березе и осине дрожащей.
Ледниковое образование
Область, в настоящее время классифицируемая как тайга в Европе и Северной Америке (за исключением Аляски), недавно подверглась оледенению. По мере отступления ледников они оставили в рельефе углубления, которые впоследствии заполнились водой, образовав озера и болота (особенно торфяники), распространенные по всей тайге.
Почвы
Почва тайги обычно молодая и бедна питательными веществами, ей не хватает глубокого, обогащенного органикой профиля, характерного для умеренных широколиственных лесов. Более холодный климат замедляет развитие почвы и усвоение питательных веществ растениями. Опавшие листья и мох могут долгое время оставаться на лесной подстилке в прохладном и влажном климате, что ограничивает их вклад в формирование органического слоя почвы. Кислоты из хвойных иголок дополнительно вымывают почву, образуя сподозол, также известный как подзол, и на кислой лесной подстилке часто растут лишь лишайники и некоторые мхи. На прогалинах и в районах с большим количеством лиственных деревьев бореального типа наблюдается более обильный рост трав и ягод, а почвы, соответственно, более глубокие.
Флора
Поскольку Северная Америка и Евразия первоначально были соединены Беринговым сухопутным мостом, ряд видов животных и растений, причем животных больше, чем растений, смогли колонизировать обе суши и получили глобальное распространение в биоме тайги (см. Циркумбореальный регион). Другие виды различаются в зависимости от региона, как правило, каждый род включает несколько различных видов, каждый из которых занимает определенные регионы тайги. В тайге также встречаются небольшие лиственные деревья, такие как береза, ольха, ива и осина. Они растут в основном в районах, расположенных южнее самых суровых зимних условий. Даурская лиственница переносит самые холодные зимы Северного полушария, в восточной Сибири. В самых южных частях тайги могут встречаться такие деревья, как дуб, клен, вяз и липа, разбросанные среди хвойных пород, и обычно происходит постепенный переход к умеренному смешанному лесу, например, к восточному бореальному переходному лесу восточной Канады. Во внутренних районах континентов, с самым сухим климатом, бореальные леса могут переходить в умеренные степи. Существует два основных типа тайги. Южная часть представляет собой лес с сомкнутым пологом, состоящий из множества тесно расположенных деревьев и мшистого покрова. На прогалинах в лесу часто встречаются кустарники и дикорастущие цветы, такие как огненница и люпин. Другой тип – это лишайниковые редколесья или разреженная тайга, с деревьями, растущими на большем расстоянии друг от друга, и лишайниковым покровом; последний распространен в самой северной тайге. В самой северной тайге лесной покров не только более разрежен, но и часто приземист; кроме того, часто встречаются деревья, деформированные льдом, асимметричные черные ели (в Северной Америке) с уменьшенной листвой на подветренной стороне. В Канаде, Скандинавии и Финляндии бореальный лес обычно подразделяется на три субзоны: верхняя бореальная (северная бореальная/тайговая зона), средняя бореальная (сомкнутый лес) и южная бореальная – сомкнутый лес с некоторыми рассеянными умеренными лиственными деревьями среди хвойных пород. Обычно встречаются такие виды, как клен, вяз и дуб. Этот южный бореальный лес характеризуется самым продолжительным и теплым вегетационным периодом в биоме. В некоторых регионах, включая Скандинавию и западную Россию, эта субзона обычно используется для сельскохозяйственных целей. Тайга является домом для многих видов ягод. Некоторые виды ограничены южной и средней сомкнутой бореальной зоной (например, земляника и костяника); другие растут в большинстве районов тайги (например, клюква и морошка). Некоторые ягоды могут расти как в тайге, так и в нижней арктической (южных регионах) тундре, такие как черника, костяника и брусника. Леса тайги в основном хвойные, в которых преобладают лиственница, ель, пихта и сосна. Состав лесов варьируется в зависимости от географии и климата; например, в экорегионе восточноканадских лесов (на более высоких высотах Лоурентийских гор и северных Аппалачей) в Канаде преобладает бальзамическая пихта (Abies balsamea), а севернее, в тайге восточноканадского щита (северного Квебека и Лабрадора), в основном черная ель (Picea mariana) и лиственница (Larix laricina). Вечнозеленые виды тайги (ель, пихта и сосна) обладают рядом адаптаций, специально предназначенных для выживания в суровые тайговые зимы, хотя лиственница, отличающаяся высокой морозостойкостью, является листопадной. Деревья тайги, как правило, имеют поверхностные корни, чтобы использовать тонкие почвы, а многие из них сезонно изменяют свою биохимию, чтобы повысить устойчивость к замораживанию, процесс, называемый «закаливанием». Узкая коническая форма северных хвойных деревьев и их опущенные вниз ветви также помогают им сбрасывать снег. Насекомые играют важную роль в качестве опылителей, разлагающих организмов и как часть пищевой цепи. Многие гнездящиеся птицы, грызуны и мелкие плотоядные млекопитающие используют их в качестве источника пищи в летние месяцы. Холодные зимы и короткое лето делают тайгу сложным биомом для рептилий и амфибий, которые зависят от условий окружающей среды для регулирования температуры тела. В бореальном лесу обитает всего несколько видов, в том числе краснобокая ужевидная змея, обыкновенная гадюка, синяя пятнистая саламандра, северная двулинейная саламандра, сибирская саламандра, лесная лягушка, северная леопардовая лягушка, бореальная хоровая лягушка, американский и канадский жабы. Большинство из них зимует под землей. Рыбы тайги должны выдерживать холодную воду и приспосабливаться к жизни под ледяным покровом. В тайге встречаются такие виды, как аляскинский черный окунь, северный щука, судак, толстогубый сом, белый сом, различные виды сигов, озерный сиг, белый сиг, пигмеевый сиг, арктический миног, различные виды хариуса, ручьевая форель (включая морскую ручьевую форель в районе залива Гудзона), кета, сибирский таймень, ленок и озерный голец. Тайга является домом для многих крупных травоядных млекопитающих, таких как лось (Alces alces) и несколько подвидов северного оленя (оленей в Евразии; карибу в Северной Америке). В некоторых районах более южного сомкнутого бореального леса встречаются популяции других видов семейства оленевых, таких как марал, благородный олень, ситкий олень и косуля. Хотя обычно это полярный вид, некоторые южные стада овцебыков обитают в тайге Дальнего Востока России и Северной Америки. В Амурско-Камчатском регионе Дальнего Востока России также обитают снежные бараны, близкие родственники американских горныx баранов, дикий кабан и дальневосточный горный козел. Самое крупное животное в тайге – это канадский лесной бизон; кроме того, некоторые особи американского равнинного бизона были интродуцированы на Дальний Восток России в рамках проекта по восстановлению тайги под названием «Плейстоценовый парк», наряду с лошадью Пржевальского. К мелким млекопитающим тайги относятся грызуны, такие как бобр, белка, суслик, сурок, лемминг, североамериканский поркупин и полевка, а также небольшое количество лагоморфных, таких как пика, снежный заяц и беляк. Эти виды приспособились к выживанию в суровых зимах в своих естественных ареалах. Некоторые крупные млекопитающие, такие как медведи, обильно питаются летом, чтобы набрать вес, а затем впадают в спячку зимой. Другие животные развили слои меха или перьев, чтобы защитить себя от холода. Хищные млекопитающие тайги должны быть приспособлены к преодолению больших расстояний в поисках разбросанной добычи или иметь возможность дополнять свой рацион растительностью или другими видами пищи (например, еноты). К хищным млекопитающим тайги относятся рысь, евразийская рысь, горностай, сибирская ласка, мелкая ласка, соболь, американская горностая, североамериканская речная выдра, европейская выдра, американская норка, росомаха, азиатский барсук, куница, волк, монгольский волк, койот, лисица, песец, гризли, американский черный медведь, азиатский черный медведь, уссурийский бурый медведь, белый медведь (только в небольших районах северной тайги), сибирский тигр и амурский леопард. Более 300 видов птиц гнездятся в тайге. Сибирский дрозд, белошейный воробей и чернобрюхий зеленоватый пеночка мигрируют в эту среду обитания, чтобы воспользоваться длинными летними днями и обилием насекомых, обитающих вокруг многочисленных болот и озер. Из 300 видов птиц, гнездящихся в тайге, только 30 остаются на зиму. Это либо падальщики, либо крупные хищные птицы, способные ловить живую добычу из млекопитающих, такие как беркут, луговой канюк (также известный как канюк-пустельга), белоплечий орлан (в прибрежных районах северо-восточной России и Японии), большая серая сова, белая сова, болотная сова, большая рогатая сова, ворона и ворон. Другой жизнеспособной адаптацией являются семеноядные птицы, в том числе несколько видов рябчиков, глухарей и клестов.
Огонь
Огонь был одним из важнейших факторов, формирующих состав и развитие бореальных лесных насаждений; он является доминирующим нарушением, способствующим возобновлению насаждений на большей части канадского бореального леса. История пожаров, характеризующая экосистему, называется режимом пожаров, который включает 3 элемента: (1) тип и интенсивность пожаров (например, верховые пожары, сильные низовые пожары и слабые низовые пожары), (2) размер типичных значимых пожаров и (3) частота или интервалы возврата для конкретных участков земли. Среднее время, необходимое для того, чтобы пожар охватил площадь, эквивалентную общей площади экосистемы, называется циклом пожаров (Heinselman, 1973) или периодом пожарооборота (Van Wagner, 1978). Однако, как отметил Хайнселман (1981), структура зрелых бореальных лесов на юге характеризуется преобладанием бальзамической пихты на хорошо дренированных участках в восточной Канаде, которая сдвигается к центру и на запад, уступая место белой ели, а черная ель и лиственница формируют леса на торфяниках. Сосна обыкновенная обычно встречается на сухих участках, за исключением крайнего востока, где она отсутствует. Влияние пожаров неразрывно связано с закономерностями растительности на ландшафте, которые на востоке благоприятствуют черной ели, бумажной березе и сосне обыкновенной по сравнению с бальзамической пихтой, а на западе дают преимущество осине, сосне обыкновенной, черной ели и березе по сравнению с белой елью. Многие исследователи сообщают о повсеместном наличии древесного угля под пологом леса и в верхних слоях почвы. Уголь в почве, обнаруженный Bryson et al. (1965), предоставил информацию об истории леса в районе, расположенном в 280 км к северу от тогдашней границы распространения деревьев у озера Эннадай, в округе Киуэтин, Северо-Западные территории. Существует два доказательства, подтверждающих тезис о том, что пожары всегда были неотъемлемой частью бореального леса: (1) прямые свидетельства очевидцев и статистика лесных пожаров и (2) косвенные доказательства, основанные на последствиях пожаров, а также на сохраняющихся индикаторах. Здесь частота пожаров значительно ниже, чем на прилегающих возвышенностях, где преобладают сосна, черная ель и осина. Напротив, в Кордильерском регионе пожары наиболее часты в поймах рек, уменьшаясь по мере подъема вверх, что проявляется в мозаике молодых пионерных сосен и широколиственных пород внизу и более старых елово-пихтовых лесов на склонах выше.
The mature boreal forest pattern in the south shows balsam fir dominant on well drained sites in eastern Canada changing centrally and westward to a prominence of white spruce, with black spruce and tamarack forming the forests on peats, and with jack pine usually present on dry sites except in the extreme east, where it is absent. The effects of fires are inextricably woven into the patterns of vegetation on the landscape, which in the east favour black spruce, paper birch, and jack pine over balsam fir, and in the west give the advantage to aspen, jack pine, black spruce, and birch over white spruce. Many investigators have reported the ubiquity of charcoal under the forest floor and in the upper soil profile. Charcoal in soils provided Bryson et al. (1965) with clues about the forest history of an area 280 km north of the then current tree line at Ennadai Lake, District Keewatin, Northwest Territories. Two lines of evidence support the thesis that fire has always been an integral factor in the boreal forest: (1) direct, eye witness accounts and forest fire statistics, and (2) indirect, circumstantial evidence based on the effects of fire, as well as on persisting indicators. Here, the frequency of fire is much less than on adjacent uplands dominated by pine, black spruce and aspen. In contrast, in the Cordilleran region, fire is most frequent in the valley bottoms, decreasing upward, as shown by a mosaic of young pioneer pine and broadleaf stands below, and older spruce–fir on the slopes above.
Изменение климата
В течение последней четверти двадцатого века зона широт, занимаемая бореальным лесом, испытала одни из самых значительных повышений температуры на Земле. Зимние температуры повысились больше, чем летние. Летом минимальная суточная температура увеличилась больше, чем максимальная суточная температура. Количество дней с экстремально низкими температурами (например, от -20 до -40 °C) уменьшилось неравномерно, но систематически почти во всех регионах бореальной зоны, что способствует лучшему выживанию насекомых-вредителей деревьев. В Фэрбенксе (Аляска) продолжительность безморозного периода увеличилась с 60–90 дней в начале двадцатого века до примерно 120 дней спустя столетие. Выдвинута гипотеза о том, что бореальные экосистемы имеют лишь несколько долгосрочно стабильных состояний: безлесная тундра/степь, лес с покрытием деревьев более 75% и редколесье с покрытием деревьев около 20–45%. Таким образом, продолжающиеся изменения климата могут привести к тому, что по крайней мере часть существующих таежных лесов перейдет в одно из двух редколесных состояний или даже в безлесную степь, но также может способствовать смещению тундровых зон в состояние редколесья или леса по мере их потепления и повышения пригодности для роста деревьев. В соответствии с этой гипотезой, несколько исследований, опубликованных в начале 2010-х годов, показали, что с 1960-х годов в западных канадских бореальных лесах наблюдалась значительная потеря деревьев, вызванная засухой. Хотя эта тенденция была слабой или отсутствовала в восточных лесах, она была особенно выражена в западных хвойных лесах. Однако в 2016 году исследование не выявило общей тенденции в канадских бореальных лесах в период с 1950 по 2012 год. В нем также было обнаружено улучшение роста в некоторых южных бореальных лесах и замедление роста на севере (вопреки гипотезе), но эти закономерности были статистически незначимы. Реанализ данных Landsat, проведенный в 2018 году, подтвердил тенденцию к засухе и потере лесов в западных канадских лесах и некоторое озеленение на востоке, но также пришел к выводу, что большая часть потери лесов, приписываемая изменению климата в более ранних исследованиях, была опосредованным ответом на антропогенное воздействие. Последующие исследования показали, что даже в лесах, где тенденции биомассы не изменились, за последние 65 лет произошел значительный сдвиг в сторону лиственных широколиственных деревьев с более высокой устойчивостью к засухе. Другой анализ данных Landsat 100 000 невозмущенных участков показал, что участки с низким покрытием деревьев стали зеленее в ответ на потепление, но отмирание деревьев (побурение) стало доминирующим ответом по мере увеличения доли существующего покрытия деревьев. Хотя большинство исследований переходов в бореальных лесах проводилось в Канаде, аналогичные тенденции были обнаружены и в других странах. Летнее потепление, как было показано, увеличивает водный стресс и снижает рост деревьев в сухих районах южного бореального леса в центральной Аляске и некоторых частях Дальнего Востока России. В Сибири тайга преобразуется из преимущественно листопадных лиственничных лесов в вечнозеленые хвойные леса в ответ на потепление климата. Это, вероятно, еще больше ускорит потепление, поскольку вечнозеленые деревья будут поглощать больше солнечных лучей. Учитывая огромные размеры этой территории, такое изменение может повлиять на районы, выходящие за пределы региона. В большей части бореальных лесов Аляски рост белой ели замедляется из-за необычно теплых лет, в то время как деревья на самых холодных окраинах леса растут быстрее, чем раньше. Недостаток влаги в теплые лета также оказывает негативное воздействие на березы центральной Аляски. Помимо этих наблюдений, проводились работы по прогнозированию будущих тенденций в лесах. Исследование 2018 года семи доминирующих видов деревьев в восточных канадских лесах показало, что хотя потепление на 2 °C увеличивает их рост в среднем примерно на 13%, доступность воды гораздо важнее температуры, и дальнейшее потепление до 4 °C приведет к значительному снижению, если оно не будет компенсировано увеличением количества осадков. Исследование 2019 года показало, что лесные участки, обычно используемые для оценки реакции бореальных лесов на изменение климата, имеют тенденцию иметь меньшую эволюционную конкуренцию между деревьями, чем типичные леса, и что при сильной конкуренции наблюдался незначительный чистый рост в ответ на потепление. Изменение климата стимулировало рост только деревьев при слабой конкуренции в центральных бореальных лесах. Статья 2021 года подтвердила, что бореальные леса гораздо сильнее подвержены влиянию изменения климата, чем другие типы лесов в Канаде, и спрогнозировала, что большинство восточных канадских бореальных лесов достигнут точки невозврата примерно к 2080 году в соответствии со сценарием RCP 8.5, который представляет собой наибольшее возможное увеличение антропогенных выбросов. Другое исследование 2021 года спрогнозировало, что в соответствии с умеренным сценарием SSP2 4.5 бореальные леса испытают 15%-ное увеличение биомассы во всем мире к концу века, но это будет более чем компенсировано 41%-ным сокращением биомассы в тропиках. В 2022 году результаты пятилетнего эксперимента по потеплению в Северной Америке показали, что молодые деревья видов, которые в настоящее время доминируют на южных границах бореальных лесов, наиболее плохо реагируют на потепление даже на 1,5 °C или +3,1 °C и связанное с этим сокращение количества осадков. Хотя виды, которые выиграют от таких условий, также присутствуют в южных бореальных лесах, они редки и имеют более медленные темпы роста. Оценка точек невозврата в климатической системе 2022 года определила две взаимосвязанные точки невозврата, связанные с изменением климата: отмирание тайги на ее южной границе и последующий возврат территории к лугам (аналогично отмиранию тропических лесов Амазонки) и противоположный процесс на севере, где быстрое потепление прилегающих тундровых зон превращает их в тайгу. Хотя оба этих процесса можно наблюдать уже сегодня, оценка предполагает, что они, вероятно, не станут необратимыми (и, следовательно, не будут соответствовать определению точки невозврата) до глобального потепления примерно на 4 °C. Однако уровень достоверности все еще ограничен, и возможно, что 1,5 °C будет достаточно для любой из точек невозврата; с другой стороны, отмирание южных лесов может быть неизбежным только при 5 °C, а замена тундры тайгой может потребовать 7,2 °C.
Человеческая деятельность
Крупнейшие города, расположенные в этом биоме, – Мурманск, Архангельск, Якутск, Анкоридж, Йеллоунайф, Тромсё, Лулео и Оулу. Значительные площади сибирской тайги подверглись вырубке после распада Советского Союза. Ранее лес находился под защитой ограничений, установленных советским Министерством лесного хозяйства, но с распадом Союза ограничения на торговлю с западными странами были сняты. Деревья легко заготавливать и выгодно продавать, поэтому лесорубы начали вырубать вечнозеленые деревья российской тайги для продажи странам, которые ранее были недоступны для торговли по советским законам.
Инсекты
В последние годы наблюдались вспышки численности насекомых-вредителей, наносящих опустошительный ущерб лесам: короеда елового (Dendroctonus rufipennis) в Юконе и на Аляске; короеда соснового в Британской Колумбии; минёра осинового листа; пилильщика лиственничного; повилицы еловой (Choristoneura fumiferana); елового смолевика.
Загрязнение
Эффект диоксида серы на древесные виды бореальных лесов был исследован Addison et al. (1984), которые подвергли растения, растущие на местных почвах и хвостохранилищах, воздействию 15,2 мкмоль/м3 (0,34 ppm) SO2 для оценки скорости ассимиляции CO2 (NAR). Максимально допустимый уровень содержания SO2 в атмосфере в Канаде составляет 0,34 ppm. Фумигация SO2 значительно снижала NAR у всех видов и вызывала видимые симптомы повреждения в течение 2–20 дней. Снижение NAR у лиственных пород (осины дрожащей [Populus tremuloides], ивы [Salix], зеленой ольхи [Alnus viridis] и белой березы [Betula papyrifera]) было значительно более быстрым, чем у хвойных (белой ели, черной ели [Picea mariana] и сосны банкианской [Pinus banksiana]) или вечнозеленого цветкового растения (багульника), растущего на удобренном брунисоле. Эти метаболические и видимые признаки повреждения, по-видимому, были связаны с различиями в поглощении серы, частично обусловленными более высокими скоростями газообмена у лиственных пород по сравнению с хвойными. Хвойные деревья, растущие на хвостохранилищах нефтеносных песков, реагировали на SO2 значительно более быстрым снижением NAR по сравнению с деревьями, растущими на брунисоле, возможно, из-за наличия токсичных веществ в хвостохранилищах. Однако поглощение серы и развитие видимых симптомов не различались у хвойных деревьев, растущих на обоих субстратах. Закисление осадков антропогенными выбросами, образующими кислоты, связано с повреждением растительности и снижением продуктивности леса, но двухлетние белые ели, подвергавшиеся воздействию имитированного кислотного дождя (pH 4,6, 3,6 и 2,6), применяемого еженедельно в течение 7 недель, не показали статистически значимого (P > 0,05) снижения роста во время эксперимента по сравнению с контрольной группой (pH 5,6) (Abouguendia и Baschak 1987). Однако симптомы повреждения наблюдались во всех вариантах, при этом количество пораженных растений и игл увеличивалось с увеличением кислотности дождя и продолжительностью воздействия. Scherbatskoy и Klein (1983) не обнаружили значительного влияния pH 4,3 и 2,8 на концентрацию хлорофилла в белой ели, но Abouguendia и Baschak (1987) отметили, что по текущим оценкам, бореальные леса хранят в два раза больше углерода на единицу площади, чем тропические леса. Лесные пожары могут потреблять значительную часть глобального углеродного бюджета, поэтому управление пожарами, обходящееся примерно в 12 долларов за тонну невыброшенного углерода, является важным. Два канадских провинциальных правительства, Онтарио и Квебек, в 2008 году дали предвыборные обещания рассмотреть меры, которые могли бы в конечном итоге классифицировать как минимум половину их северных бореальных лесов как "охраняемые". Хотя обе провинции признали, что планирование, работа с коренными и местными общинами и, в конечном итоге, определение точных границ территорий, закрытых для разработки, займет десятилетия, эти меры были представлены как создание одних из крупнейших в мире сетей охраняемых территорий после завершения. Однако с тех пор было предпринято очень мало действий. Например, в феврале 2010 года правительство Канады установило ограниченную защиту 13 000 квадратных километров бореального леса, создав новый парк-заповедник площадью 10 700 квадратных километров в районе гор Мели в восточной Канаде и провинциальный парк вдоль реки Игл площадью 3 000 квадратных километров от истока до моря.
Природные возмущения
Одним из самых больших направлений исследований и темой, по-прежнему полной нерешенных вопросов, является повторяющееся воздействие огня и его роль в распространении лишайниковых лесов. Феномен лесных пожаров, вызванных ударами молний, является основным определяющим фактором растительности подлеска, и по этой причине он считается преобладающей силой, формирующей свойства сообществ и экосистем в лишайниковых лесах. Значение огня становится очевидным, если учитывать, что подлесок влияет на прорастание семян деревьев в краткосрочной перспективе и на разложение биомассы и доступность питательных веществ в долгосрочной. Понимание динамики этой экосистемы тесно связано с выяснением сукцессионных путей, которые демонстрирует растительность после пожара. Деревья, кустарники и лишайники восстанавливаются после повреждений, вызванных огнем, как вегетативным размножением, так и расселением спорами и вегетативными частями. Семена, упавшие и зарывшиеся в почву, оказывают незначительную помощь в восстановлении видов. Считается, что повторное появление лишайников обусловлено меняющимися условиями и доступностью света и питательных веществ в различных микроучастках. Частота пожаров играет важную роль в формировании первоначального образования нижней границы леса в лишайниковой тайге. Серж Пайетт предположил, что экосистема елово-мхового леса была трансформирована в биом лишайниковых лесов в результате одновременного воздействия двух сильных нарушений: крупного пожара и вспышки численности еловой пилильщицы. Еловая пилильщица – опасный вредитель для еловых популяций в южных регионах тайги. Пять лет спустя Дж. П. Ясинский подтвердил эту теорию, заявив: «Их [лишайниковые леса] устойчивость, в сочетании с их историей как мховых лесов и текущим распространением вблизи сомкнутых мховых лесов, указывает на то, что они представляют собой альтернативное стабильное состояние по отношению к елово-мховым лесам».