Impact of climate warming on floristic diversity of the East European tundra

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

 

Для восточноевропейского сектора Арктики за последние 30 лет установлено изменение климатических индексов, важных для растений, – значимо уменьшилось годовое число заморозков (на 14-21 день), увеличилась продолжительность периода вегетации (в среднем на 2 недели) и суммы накопленного за этот период тепла (в среднем на 85 °C). Потепление климата привело к активному естественному расселению на север видов растений южных широтных групп, особенно по долинам крупных рек, текущих в меридиональном направлении. Анализ таксономического состава 24 локальных флор на островах и материке позволил установить 64 вида растений, которые обнаружены впервые вдали от прежних указаний на их местонахождения в основных сводках прошлого столетия. Основная часть (62 %) этих видов принадлежит южным широтным группам. Повторное (через 6 лет) обследование хорошо выявленной ранее локальной флоры “Болванский Нос”, расположенной в устье р. Печора, показало, что из 34 вновь обнаруженных видов 71 % принадлежит бореальной фракции. Особенно впечатляет, как далеко на север от своих прежних местонахождений отмечены некоторые водные и прибрежно-водные растения. Большинство из них не просто встречаются отдельными экземплярами, а формируют сообщества и отличаются высокой жизненностью. Местонахождения древесных растений (Picea obovata, Pinus sylvestris, Populus tremula, Alnus fruticosa) могут рассматриваться как свидетельство их продвижения на север по долинам рек из полосы лесотундры и расположенных южнее “лесных островов”.

Об авторах

O. V. Lavrinenko

Ботанический институт им. В. Л. Комарова;
Ненецкий государственный природный заповедник, Нарьян-Мар

Автор, ответственный за переписку.
Email: lavrino@mail.ru
Россия

G. A. Tyusov

Ботанический институт им. В. Л. Комарова

Email: lavrino@mail.ru

V. V. Petrovskii

Ботанический институт им. В. Л. Комарова

Email: lavrino@mail.ru

Список литературы

  1. Арктическая флора СССР. I-X. 1960-1987. М.; Л. [Arkticheskaya flora SSSR. I-X. 1960-1987. M.; L. (in Russian)]
  2. Булыгина О.Н., Разуваев В.Н., Александрова Т.М. Описание массива данных суточной температуры воздуха и количества осадков на метеорологических станциях России и бывшего СССР (TTTR). Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2014620942. URL. http://meteo.ru/data/162-temperature-precipitation#описание-массива-данных (дата обращения: 31.01.2022). [Bulygina O.N., Razuvaev V.N., Aleksandrova T.M. Description of the data array of daily air temperature and precipitation at meteorological stations in Russia and the former USSR (TTTR). Certificate of state registration of the database No. 2014620942. URL. http://meteo.ru/data/162-temperature-precipitation#описание-массива-данных (date of access: 01/31/2022).]
  3. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2020 год. 2021. Москва. 104 с. URL. http://www.meteorf.ru/upload/pdf_download/doklad_klimat2020.pdf (дата обращения: 01.02.2022). [Report on climate features in the Russian Federation for 2020. 2021. Moscow. 104 P. URL. http://www.meteorf.ru/upload/pdf_download/doklad_klimat2020.pdf (date of access: 02/01/2022). (in Russian)]
  4. Королева Т.М., Гоголева П.А., Петровский В.В., Зверев А.А., Троева Е.И. 2019. Мониторинг локальной флоры в окрестностях поселка Чокурдах (Северо-Восток Якутии) // Ботанический журнал. Т. 104. № 9. С. 1386-1420. doi: 10.1134/S0006813619090084 [Koroleva T.M., Gogoleva P.A., Petrovskii V.V., Zverev A.A., Troeva E.I. 2019. Monitoring lokal'noi flory v okrestnostyakh poselka Chokurdakh (Severo-Vostok Yakutii) // Botanicheskii Zhurnal. V. 104. N. 9. P. 1386-1420. doi: 10.1134/S0006813619090084 (in Russian)]
  5. Лавриненко И.А., Лавриненко О.В. 2017a. Заболоченные сообщества мониторинговых площадок стационара «Болванский» // Материалы международного полевого симпозиума «Болотные экосистемы Северо-Востока Европы и проблемы экологической реставрации в зоне многолетней мерзлоты» (Инта-Сыктывкар-Нарьян-Мар, 22 июля – 4 августа 2017 г.). Сыктывкар. С. 91-93. [Lavrinenko I.A., Lavrinenko O.V. 2017a. Zabolochennye soobshchestva monitoringovykh ploshchadok statsionara «Bolvanskii» // Materialy mezhdunarodnogo polevogo simpoziuma «Bolotnye ekosistemy Severo-Vostoka Evropy i problemy ekologicheskoi restavratsii v zone mnogoletnei merzloty» (Inta-Syktyvkar-Nar'yan-Mar, 22 iyulya – 4 avgusta 2017 g.). Syktyvkar. P. 91-93. (in Russian)]
  6. Лавриненко О.В., Дьячкова Т.В. 2021. Водная и прибрежно-водная растительность эстуария реки Печоры и водоемов прилегающих тундр // Труды Кольского научного центра РАН. Прикладная экология Севера. Вып. 9. Т. 12. №6. С. 35-44. doi: 10.37614/2307-5252.2021.6.12.9.004 [Lavrinenko O.V., D'yachkova T.V. 2021. Vodnaya i pribrezhno-vodnaya rastitel'nost' estuariya reki Pechory i vodoemov prilegayushchikh tundr // Trudy Kol'skogo nauchnogo tsentra RAN. Prikladnaya ekologiya Severa. Vyp. 9. V. 12. N. 6. P. 35-44. doi: 10.37614/2307-5252.2021.6.12.9.004 (in Russian)]
  7. Лавриненко О.В., Лавриненко И.А. 2004. Фитоиндикация изменений климата на северо-востоке европейской части России // География и природные ресурсы. № 2. С. 54-61. [Lavrinenko O.V., Lavrinenko I.A. 2004. Fitoindikatsiya izmenenii klimata na severo-vostoke evropeiskoi chasti Rossii // Geography and Natural Resources. N. 2. P. 54-61. (in Russian)]
  8. Лавриненко О.В., Лавриненко И.А. 2017b. Стабильность тундровых сообществ в изменяющемся климате // Растения в холодном регионе. Сборник материалов Всерос. научно-практической конференции (Якутск, 20-21 октября 2016 г.). Якутск. С. 140-149. [Lavrinenko O.V., Lavrinenko I.A. 2017b. Stabil'nost' tundrovykh soobshchestv v izmenyayushchemsya klimate // Rasteniya v kholodnom regione. Sbornik materialov Vseros. nauchno-prakticheskoi konferentsii (Yakutsk, 20-21 oktyabrya 2016 g.). Yakutsk. P. 140-149. (in Russian)]
  9. Лавриненко О.В., Лавриненко И.А. 2018. Классификация растительности соленых и солоноватых маршей Большеземельской тундры (побережье Баренцева моря) // Фиторазнообразие Восточной Европы. Т. 12. №3. С. 82-143. doi: 10.24411/2072-8816-2018-10028 [Lavrinenko O.V., Lavrinenko I.A. 2018. Klassifikatsiya rastitel'nosti solenykh i solonovatykh marshei Bol'shezemel'skoi tundry (poberezh'e Barentseva morya) // Fitoraznoobrazie Vostochnoi Evropy. V. 12. N. 3. P. 82-143. doi: 10.24411/2072-8816-2018-10028 (in Russian)]
  10. Лавриненко О.В. и Лавриненко И.А. 2020. Стабильность состава и структуры тундровых сообществ в изменяющемся климате // Тез. докл. международной научной конференции «Комплексные исследования природной среды Арктики и Антарктики» (Санкт-Петербург, 2-4 марта 2020 г.). СПб: ГНЦ РФ ААНИИ. С. 387-391. [Lavrinenko O.V. i Lavrinenko I.A. 2020. Stabil'nost' sostava i struktury tundrovykh soobshchestv v izmenyayushchemsya klimate // Tez. dokl. mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii «Kompleksnye issledovaniya prirodnoi sredy Arktiki i Antarktiki» (Sankt-Peterburg, 2-4 marta 2020 g.). SPb: GNTs RF AANII. P. 387-391. (in Russian)]
  11. Лавриненко О.В., Петровский В.В., Лавриненко И.А. 2016. Локальные флоры островов и побережья юго-восточной части Баренцева моря // Ботанический журнал. Т. 101. №10. С. 1144-1190. [Lavrinenko O.V., Petrovskii V.V., Lavrinenko I.A. 2016. Lokal'nye flory ostrovov i poberezh'ya yugo-vostochnoi chasti Barentseva morya // Botanicheskii Zhurnal. V. 101. N. 10. P. 1144-1190. (in Russian)]
  12. Лавриненко О.В., Петровский В.В., Лавриненко И.А. 2019. Новые локальные флоры и материалы к флористическому районированию восточноевропейских тундр // Ботанический журнал. Т. 104. №1. С. 58-92. doi: 10.1134/S0006813619010083 [Lavrinenko O.V., Petrovskii V.V., Lavrinenko I.A. 2019. Novye lokal'nye flory i materialy k floristicheskomu raionirovaniyu vostochnoevropeiskikh tundr // Botanicheskii Zhurnal. V. 104. N. 1. P. 58-92. doi: 10.1134/S0006813619010083 (in Russian)]
  13. Малкова Г.В. 2010. Мониторинг среднегодовой температуры пород на стационаре Болванский // Криосфера Земли. Т. 14. № 3. С. 3-14. [Malkova G.V. 2010. Monitoring srednegodovoi temperatury porod na statsionare Bolvanskii // Earth’s Cryosphere. V. 14. N. 3. P. 3-14. (in Russian)]
  14. Матвеева Н.В., Заноха Л.Л. 2013а. Изменения во флоре сосудистых растений в окрестностях пос. Диксон (Западный Таймыр) за 32 года // Тр. Всерос. научной конференции «Биоразнообразие экосистем Крайнего Севера: инвентаризация, мониторинг, охрана» (Сыктывкар, 3-7 июня 2013 г.). Сыктывкар. С. 201-208. [Matveeva N.V., Zanokha L.L. 2013a. Izmeneniya vo flore sosudistykh rastenii v okrestnostyakh pos. Dikson (Zapadnyi Taimyr) za 32 goda // Tr. Vseros. nauchnoi konferentsii «Bioraznoobrazie ekosistem Krainego Severa: inventarizatsiya, monitoring, okhrana» (Syktyvkar, 3-7 iyunya 2013 g.). Syktyvkar. P. 201-208. (in Russian)]
  15. Матвеева Н.В., Заноха Л.Л. 2013b. Стабильность растительного покрова при существенной трансформации ландшафта в тундрах Западного Таймыра // Тр. Всерос. научной конференции «Биоразнообразие экосистем Крайнего Севера: инвентаризация, мониторинг, охрана» (Сыктывкар, 3-7 июня 2013 г.). Сыктывкар. С. 96-106. [Matveeva N.V., Zanokha L.L. 2013b. Stabil'nost' rastitel'nogo pokrova pri sushchestvennoi transformatsii landshafta v tundrakh Zapadnogo Taimyra // Tr. Vseros. nauchnoi konferentsii «Bioraznoobrazie ekosistem Krainego Severa: inventarizatsiya, monitoring, okhrana» (Syktyvkar, 3-7 iyunya 2013 g.). Syktyvkar. P. 96-106. (in Russian)]
  16. Матвеева Н.В., Заноха Л.Л., Янченко 3.А. 2014. Изменения во флоре сосудистых растений в районе Таймырского биогеоценологического стационара (среднее течение реки Пясины, Западный Таймыр) с 1970 по 2010 г. // Ботанический журнал. Т. 99. №8. С. 841-869. [Matveeva N.V., Zanokha L.L., Yanchenko 3.A. 2014. Izmeneniya vo flore sosudistykh rastenii v raione Taimyrskogo biogeotsenologicheskogo statsionara (srednee techenie reki Pyasiny, Zapadnyi Taimyr) s 1970 po 2010 g. // Botanicheskii Zhurnal. V. 99. N. 8. P. 841-869. (in Russian)]
  17. Поспелов И.Н., Поспелова Е.Б. 2001. Повторная инвентаризация флоры низовий реки Бикады (Яму-Неру, Таймыр) через 70 лет // Ботанический журнал. Т. 86. №5. С. 13-29. [Pospelov I.N., Pospelova E.B. 2001. Povtornaya inventarizatsiya flory nizovii reki Bikady (Yamu-Neru, Taimyr) cherez 70 let // Botanicheskii Zhurnal. V. 86. N. 5. P. 13-29. (in Russian)]
  18. Секретарева Н.А. 2004. Сосудистые растения Российской Арктики и сопредельных территорий. Москва. 131 с. [Sekretareva N.A. 2004. Sosudistye rasteniya Rossiiskoi Arktiki i sopredel'nykh territorii. Moskva. 131 P. (in Russian)]
  19. Секретарева Н.А., Сытин А.К. 2006. Мониторинг флоры окрестностей бухты Тикси (Арктическая Якутия) // Ботанический журнал. Т. 91. № 1. С. 3-22. [Sekretareva N.A., Sytin A.K. 2006. Monitoring flory okrestnostei bukhty Tiksi (Arkticheskaya Yakutiya) // Botanicheskii Zhurnal. V. 91. N. 1. P. 3-22. (in Russian)]
  20. Тихомиров Б.А., Петровский В.В., Юрцев Б.А. 1966. Флора окрестностей бухты Тикси (арктическая Якутия) // Растения севера Сибири и Дальнего Востока. М.; Л. С. 7-40. [Tikhomirov B.A., Petrovskii V.V., Yurtsev B.A. 1966. Flora okrestnostei bukhty Tiksi (arkticheskaya Yakutiya) // Rasteniya severa Sibiri i Dal'nego Vostoka. M.; L. S. 7-40. (in Russian)]
  21. Тишков А.А., Белоновская Е.А., Вайсфельд М.А., Глазов П.М., Кренке А.Н., Тертицкий Г.М. 2018. «Позеленение» тундры как драйвер современной динамики арктической биоты // Арктика: экология и экономика. №2. С. 31-44. doi: 10.25283/2223-4594-2018-2-31-44 [Tishkov A.A., Belonovskaya E.A., Vaisfel'd M.A., Glazov P.M., Krenke A.N., Tertitskii G.M. 2018. «Pozelenenie» tundry kak draiver sovremennoi dinamiki arkticheskoi bioty // ARCTIC: ECOLOGY AND ECONOMY. N. 2. P. 31-44. doi: 10.25283/2223-4594-2018-2-31-44 (in Russian)]
  22. Флора северо-востока европейской части СССР. 1974-1977. Т. 1-4. Л. [Flora severo-vostoka evropeiskoi chasti SSSR. 1974-1977. V. 1-4. L. (in Russian)]
  23. Юрцев Б.А., Толмачев А.И., Ребристая О.В. 1978. Флористическое ограничение и разделение Арктики. Арктическая флористическая область. Л. С. 9-104. [Yurtsev B.A., Tolmachev A.I., Rebristaya O.V. 1978. Floristicheskoe ogranichenie i razdelenie Arktiki. Arkticheskaya floristicheskaya oblast'. L. P. 9-104. (in Russian)]
  24. Alexander L., Yang H., Perkins S. 2013. ClimPact. Indices and software. World Climate Programme. New South Wales University of Technology. 52 p.
  25. Bhatt U.S., Walker D.A., Raynolds M.K., Comiso J.C., Epstein H.E., Jia G., Gens R., Pinzon J.E., Tucker C.J., Tweedie C.E., Webber P.J. 2010. Circumpolar Arctic Tundra Vegetation Change Is Linked to Sea Ice Decline // Earth Interact. V. 14. №8. P. 1-20. doi: 10.1175/2010EI315.1
  26. Bhatt U.S., Walker D.A., Raynolds M.K., Bieniek P.A., Epstein H.E., Comiso J.C., Pinzon J.E., Tucker C.J., Polyakov I.V. 2013. Recent declines in warming and vegetation greening trends over Pan-Arctic tundra // Remote Sens. V. 5. N 9. P. 4229-4254. doi: 10.3390/rs5094229
  27. Bhatt U.S., Walker D.A., Raynolds M.K., Walsh J.E., Bieniek P.A., Cai L., Comiso J.C., Epstein H.E., Frost G.V., Gersten R. 2021. Climate drivers of Arctic tundra variability and change using an indicators framework // Environ. Res. Lett. V. 16. №5. 055019. doi: 10.1088/1748-9326/abe676
  28. Callaghan T.V., Christensen T.R., Jantze E.J. 2011. Plant and Vegetation Dynamics on Disko Island, West Greenland: Snapshots Separated by Over 40 Years // Ambio. V. 40. №6. P. 624-637. doi: 10.1007/s13280-011-0169-x
  29. Daniëls F.J.A., de Molenaar J.G. 2011. Flora and vegetation of Tasiilaq, Formerly Angmagssalik, Southeast Greenland – a comparison of data from between around 1900 and 2007. Ambio. V. 40. №6. P. 650-659. doi: 10.1007/s13280-011-0171-3
  30. Epstein H.E., Bhatt U.S., Raynolds M.K., Walker D.A., Bieniek P.A., Tucker C.J., Pinzon J., Myers-Smith I.H., Forbes B.C., Macias-Fauria M., Boelman N.T., Sweet S.K. 2017. Tundra Greenness. Arctic Report Card: Update for 2017. URL. https://arctic.noaa.gov/Report-Card/Report-Card-2017/ArtMID/7798/ArticleID/695/Tundra-Greenness (the date of access: 01.02.2022).
  31. Frost G.V., Macander M.J., Bhatt U.S., Berner L.T., Bjerke J.W., Epstein H.E., Forbes B.C., Goetz S.J., Lara M.J., Park T., Phoenix G.K., Serbin S.P., Tømmervik H., Walker D.A., Yang D. 2021.Tundra Greenness. Arctic Report Card 2021. NOAA Technical Report OAR ARC; 21-08. doi: 10.25923/8n78-wp73
  32. Gamon J.A., Huemmrich K.F., Stone R.S., Tweedie C.E. 2013. Spatial and temporal variation in primary productivity (NDVI) of coastal Alaskan tundra: decreased vegetation growth following earlier snowmelt // Remote Sens. Environ. V. 129. P. 144-153. doi: 10.1016/j.rse.2012.10.030
  33. Gould W.A., Mercado-Díaz J.A., Zimmerman J.K. 2009. Twenty year record of vegetation change from long-term plots in Alaskan tundra // Long Term Ecological Research Network All Scientists Meeting (Estes Park, September 14-16, 2009). Abstract C11C-0524.
  34. Guay K.C., Beck P.S.A., Berner L.T., Goetz S.J., Baccini A., Buermann W. 2014. Vegetation productivity patterns at high northern latitudes: a multi-sensor satellite data assessment // Global Change Biology. V. 20. №10. P. 3147-3158. doi: 10.1111/gcb.12647
  35. Harris J.A., Hollister R.D., Botting T.F., Tweedie C.E., Betway K.R., May J.L., Barrett R.T.S., Leibig J.A., Christoffersen H.L., Vargas S.A., Orejel M., Fuson T.L. 2021. Understanding the climate impacts on decadal vegetation change in northern Alaska // Arctic Science. e-First. doi: 10.1139/as-2020-0050
  36. Jorgenson J.C., Raynolds M.K., Reynolds J.H., Benson A.-M. 2015. Twenty-Five Year Record of Changes in Plant Cover on Tundra of Northeastern Alaska // Arctic, Antarctic, and Alpine Research. V. 47. №4. P. 785-806. doi: 10.1657/AAAR0014-097
  37. Myers-Smith I.H., Grabowski M.M., Thomas H.J.D., Angers-Blondin S., Daskalova G.N., Bjorkman A.D., Cunliffe A.M., Assmann J.J., Boyle J.S., Mcleod E., Mcleod S., Joe R., Lennie P., Arey D., Gordon R.R., Eckert C.D. 2019. Eighteen years of ecological monitoring reveals multiple lines of evidence for tundra vegetation change // Ecol. Monogr. V. 89. №2. e01351. URL. https://www.jstor.org/stable/26641244 (the date of access: 01.02.2022).
  38. Myers-Smith I.H., Kerby J.T., Phoenix G.K., Bjerke J.W., Epstein H.E., Assmann J.J., John C., Andreu-Hayles L., Angers-Blondin S., Beck P.S.A., Berner L.T., Bhatt U.S., Bjorkman A.D., Blok D., Parker T.C. 2020. Complexity revealed in the greening of the Arctic // Nat. Clim. Change. V. 10. №2. P. 106-117. doi: 10.1038/s41558-019-0688-1
  39. Pospelova E.B., Pospelov I.N., Orlov M.V. 2017. Climate change in Eastern Taimyr over the last 80 years and the warming impact on biodiversity and ecosystem processes in its territory // Nature Conservation Research. Заповедная наука. V. 2. №3. P. 48-60. doi: 10.24189/ncr.2017.040
  40. Post E., Forchhammer M.C. 2008. Climate change reduces reproductive success of an Arctic herbivore through trophic mismatch // Philosophical Transactions of the Royal Society Biological Sciences. V. 363. №1501. P. 2369-2375. doi: 10.1098/rstb.2007.2207
  41. Prach K., Kosnar J., Klimesova J., Hais M. 2010. High Arctic vegetation after 70 years: A repeated analysis from Svalbard // Polar Biol. N 33. P. 635-639. doi: 10.1007/s00300-009-0739-6
  42. Raynolds M.K., Walker D.A., Verbyla D., Munger C.A. 2013. Patterns of change within a tundra landscape: 22-year Landsat NDVI trends in an area of the Northern Foothills of the Brooks Range, Alaska // Arctic, Antarctic, and Alpine Research. V. 45. №2. P. 249-260. doi: 10.1657/1938-4246-45.2.249
  43. Sturm M., Racine C., Tape K. 2001. Increasing shrub abundance in the Arctic // Nature. №411. P. 546-547.
  44. Tape K.D., Sturm M., Racine C.H. 2006. The evidence for shrub expansion in Northern Alaska and the Pan-Arctic // Global Change Biol. V. 12. №4. P. 686-702. doi: 10.1111/j.1365-2486.2006.01128.x

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Lavrinenko O.V., Tyusov G.A., Petrovskii V.V., 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International License.