Дорогие и уважаемые подписчики! Когда я попрощался с вами в апреле, то обещал вернуться в октябре. Виноват: не получилось. Сначала затянулась осень. До конца октября пришлось вкалывать в поле. Потом «навалились» научные отчеты. Я ведь, в первую очередь, ученый, и лишь во вторую – всё остальное. Потом выяснилось, что «заготовки» для новых статей закончились: если сочинять, то «с нуля». А это сложный творческий процесс. Я ведь не блогер, который выдает «на гора» несколько текстов в день, чтобы и жили эти тексты тоже всего по несколько часов. По действующим в Российской академии наук должностным инструкциям старший научный сотрудник обязан написать одну статью в год. Речь идет, конечно, про БОЛЬШУЮ НАСТОЯЩУЮ НАУЧНУЮ статью. Но если относиться к делу серьезно, то и "дзеновская" статья требует серьезной работы. Кое-что подготовить получилось только теперь, к середине декабря. Potius sero, quam nunquam: говорил Тит Ливий. Правильно говорил.
Начинаем сезон, как обычно, с Мировой Хвойной Науки (МХН). В этом году мы будем говорить о том, где и как живут хвойные на нашей с вами планете. Они есть в очень разных местах. Но … в разном количестве: где-то абсолютно доминируют; а где-то их надо искать «днем с огнем». Начнем с макроуровня: природных зон или, по-современному, биомов. В общих чертах тему связи хвойных с разными биомами мы уже обсуждали: "МХН 53. География хвойных".
Возвращаться к ней не будем, но на биомную карту мира все-таки посмотрим:
Основных биомов, как видите, восемь. Их расположение целиком, на 100%, определяется климатом, а точнее, соотношением тепла и влаги. Лишь тундра и тайга представляют собой сплошные «полосы» от западных окраин материков до восточных. Все остальные биомы прерывистые: представлены отдельными фрагментами. Бореальные леса (по-русски, тайга) – крупнейший наземный биом нашей планеты, занимающий площадь около 17 миллионов квадратных километров (примерно соответствует общей площади России). Это 29-30% мировой площади лесов. До 60% бореальных лесов располагаются на территории России, остальные в Канаде, на Аляске и в Скандинавии. И последняя «цифра»: 90% российских лесов составляют бореальные леса.
Тайга занимает такую огромную площадь потому, что именно в этих широтах Северные материки располагаются своей наиболее массивной частью. Западные окраины материков теплые. Поэтому зона тайги относительно узкая и сильно смещена к северу. Восточные окраины, наоборот, холодные. Зона тайги очень широкая и простирается далеко на юг, особенно в Азии. Так, в Европейской России ширина таежной зоны 800 км, а в Восточной Сибири – 2200 км. На крайнем востоке она снова чуток сужается из-за отступления северной границы на юг. Как это выглядит на карте России?
Сначала посмотрим самую простую карту из учебника для начальной школы. Она простая потому, что в ней все наземные биомы приведены к уровню моря, т.е. изображены так, как будто вся территория представляет собой невысокую равнину, никаких гор нет. Отлично видно, что Россия – это страна бореальных лесов: остальные биомы представлены только на ее окраинах.
Если на территории таежной зоны располагаются даже очень невысокие горы, то своими вершинами они как бы «высовываются» из таежного биома. Эти высокие части гор заняты (снизу вверх) горной лесотундрой, тундрой и гольцами (в сущности, горными пустынями). Вот карта для учебника средней школы, которая сделана с учетом этого обстоятельства: горные области с высотной поясностью исключены из зональных биомов и показаны отдельно:
О границах биома бореальных лесов. Где проходит северная граница тайги, это понятно: тундру с тайгой не перепутаешь. Если бы не переходная зона лесотундры, которая местами бывает довольно широкой (сотни километров).
С южной границей еще сложнее. Если говорить о России, то в ее европейской части и на Дальнем Востоке тайга кончается там, где в заметном количестве появляются и начинают участвовать в доминировании широколиственные «породы»: липа, дуб, клен. В Западной Сибири, где широколиственных нет, границей тайги логично считать южную границу распространения темновойных «пород»: ели, пихты, кедра (сосна заходит в березовую лесостепь и даже степь довольно далеко). В Восточной Сибири темнохвойных везде мало. Поэтому они не показатель. Да и лесостепь там не столько лиственная, сколько светлохвойная (сосна, лиственница). Значит, используем такой критерий; где лес сплошной, есть даже на южных склонах, это еще тайга; где есть выраженные степные «проплешины», это уже лесостепь. Если использовать «антропогенные» ориентиры, то южная граница тайги проходит примерно по такой линии: Псков, Ярославль, Нижний Новгород, Екатеринбург, Томск, Чита, Комсомольск-на-Амуре.
Бореальные леса или тайга распространены в районах, где средняя годовая температура варьирует от -5 до +5 градусов в широком диапазоне увлажнения. Средняя температура июля на севере не ниже 13-14°, на юге 18-19°. Не так и мало, особенно на юге. Но даже на юге лето совсем короткое, а зима длинная, не меньше 5 месяцев. Поэтому продолжительность вегетационного периода и сумма тепла несравнимы с таковыми в более южных биомах.
На первый взгляд, представляется удивительным, что в суровых условиях бореальных лесов доминируют ВЕЧНОЗЕЛЕНЫЕ растения. Это нарушает общий принцип, который в отношении цветковых действует «железно»: в теплых странах деревья вечнозеленые, в холодных – листопадные. Однако не зря ведь наш народ говорит: что для русского хорошо, для немца смерть. Так и тут: лиственные и хвойные – это «две большие разницы». Хвойные не умеют формировать эффективный фотосинтезирующий лист так быстро, как лиственные. Молодая хвоя весной и в начале лета только потребляет питательные вещества. Что-то отдавать растению она начинает лишь через месяц после начала роста, а то и через полтора. В такой ситуации наличие прошлогодней и еще более старой хвои, способной к эффективному фотосинтезу с первого теплого дня, становится важным конкурентным преимуществом.
Если судить максимально обобщенно и грубо, активные физиологические процессы у таежных видов деревьев происходят, когда среднесуточная температура превышает 5 градусов. Все такие среднесуточные температуры за вегетационный период суммируют. Получается так называемая сумма активных (эффективных) температур. Хорошо бы показать вам карту. Но у меня ее нет. Такие карты составляются, в основном, для использования в агрономии, а для более теплолюбивых сельскохозяйственных растений важней сумма температур выше 10 градусов. Два этих климатических показателя (выше 5 и выше 10 градусов), очень тесно связаны и варьируют по территории практически «параллельно». Если мы посмотрим на приведенную ниже карту, то увидим, что границы таежной зоны довольно точно совпадают с границами территории, закрашенной темно-зеленым цветом: сумма температур выше 10 градусов от 1000 до 2000. Что и требовалось доказать: главный «биомообразующий» фактор именно этот.
Зима в тайге продолжительная и снежная (в Северной Америке наряду с термином boreal forest используется другой – snow forest). Однако средняя температура января, наоборот, варьирует в очень широком диапазоне и больше связана с долготой, чем с широтой: от -10° в океаническом климате (на западе материков) до -40-45° в резко континентальном климате, например, в Якутии. Получается, что формирование биома тайги определяется исключительно летней температурой, точнее, суммой тепла за вегетационный период. Оно и понятно: летом растения активны, зимой находятся в состоянии покоя, «спят». Ну а спать можно при любой температуре, если ты к ней «морально готов». Главное – проснуться живым и здоровым. Понятно, что в каждом таежном регионе есть только те деревья, которые устойчивы к определенной зимней температуре. Например, ель европейская (Picea abies) из Скандинавской тайги в Якутии, естественно, не жилец.
Для сельского хозяйства и декоративного садоводства актуально зонирование территории по зонам USDA, т.е. по средней минимальной температуре воздуха. Как обстоит дело с этими зонами в таежном биоме? Средняя минимальная температура тесно скоррелирована со средней температурой самого холодного месяца. Поэтому варьирует внутри бореальных лесов очень сильно: от 5-й на юге Скандинавии до 1-й в Якутии. На приведенной ниже карте зон USDA я примерно показал черными линиями северную и южную границы бореальных лесов. Такой диапазон разнообразия – рекордный для наземных биомов. Все рекорды по морозам (если исключить Антарктиду) также зафиксированы в зоне тайги, на северо-востоке Якутии. В тундре и даже в арктической пустыне теплее, т.к. эти биомы располагаются, в основном, на берегу хотя и Северного ледовитого, но всё-таки океана.
Сумма осадков в тайге небольшая, 300-600 мм, но из-за низкой температуры испаряемость еще ниже - 250-500 мм. Поэтому степень увлажнения высокая. Как выглядят обычно растения, которые живут в условиях избыточного увлажнения. Они «лопухастые» и мягколистные. У хвойных, в том числе, бореальных, листья, наоборот, мелкие и колючие. «Здравствуйте, елки! На что вам иголки?»: вопрошала Юнна Мориц. Действительно, на что? Почему они такие же колючие, как кактусы из тропической пустыни? По той же причине: берегут воду, стараются меньше ее испарять. Только не летом, как кактусы, а зимой. Когда ее вообще нет. Никакой. Есть только лед. У единственного листопадного хвойного рода, лиственницы, который не сталкивается с этой проблемой, хвоя очень даже мягкая.
Почвы бореальных лесов кислые и очень бедны питательными веществами (содержание гумуса 1-6%), поскольку экстремально низкие температуры замедляют разложение подстилки, особенно если она, как в данном случае, образована не мягкими листьями, а жесткой хвоей, остатками мхов и лишайников. Избыточное увлажнение создает промывной режим, в результате чего из верхнего слоя почвы вымывается «последнее плодородие». Этот верхний слой приобретает белесый цвет, становится похожим на золу. Отсюда происходит название типичной таежной почвы: подзолистая.
Бореальные растения отлично приспособлены к таким почвам, спокойно на них живут. Их корни обычно сугубо поверхностные. Большая их часть располагается прямо под подстилкой. Это было общее представление о тайге. Поскольку оно общее, образованные читатели нашли в этой статье мало нового и интересного, если вообще нашли. Прошу у них за это прощения. Увы, это мой принцип: давать информацию не «клочками», а последовательно. В дальнейшем мы будем обсуждать разнообразие таежных экосистем. Надеюсь, что интересненькое в последующих статьях найдется даже и для знатоков темы.