Особенности и экологические последствия потепления климата в полупустыне Северного Прикаспия

В полупустыне Северного Прикаспия проведен анализ данных погодных условий и мониторинга развития растительных экосистем за 70-летний период. Выявлено постепенное повышение средней температуры воздуха за гидрологический год на 2.73ºС (0.039ºС/г). До 2000-х гг. ее приращение обеспечивалось за счет потепления холодного периода года, после – теплого периода. Обнаружено повышение количества ежегодных атмосферных осадков в весенне-летний период, главным образом в 1978 – 1995 гг. за счет выпадения в апреле – июне. Динамика коэффициента увлажнения позволяет выделить три периода. Первый период (1951 – 1977 гг.) отличается незначительными колебаниями около среднего значения (0.30), второй период характеризуется хорошим увлажнением (1978 – 1994 гг.), третий период, наоборот, – сильной засушливостью (1995 – 2020 гг.). Эти изменения климата привели к существенной трансформации механизмов формирования снежного покрова, поверхностного стока весенних талых вод и уровня грунтовых вод. Несмотря на такие флуктуации природных условий, ежегодная продуктивность целинной растительности остается в динамически равновесном состоянии, изменяясь во времени волнообразно, без внедрения чужеродных видов. Защитное лесоразведение не имеет шансов на устойчивое развитие из-за потепления зимних месяцев к 2000 г., которое исключило на длительный срок дополнительное увлажнение лесных культур за счет отсутствия снегонакопления и поверхностного притока весенних талых вод. Усыхание древостоев усилилось из-за повторяющихся ежегодно летних атмосферных засух. Производство сельскохозяйственных зерновых культур было прекращено с середины 1990-х гг. вследствие ежегодной их гибели, также из-за засушливости вегетационных сезонов. Потепление климата последних двух десятилетий все более приближает ландшафт равнинной полупустынной территории Северного Прикаспия к исконному целинному состоянию без сельскохозяйственных полей и лесных насаждений. Население региона вынужденно переходит к издревле существовавшему здесь экстенсивному животноводству.

1. Барталев С. А., Жижин М. Н., Лупян Е. А., Матвеев М. Ю., Матвеев А. М., Медведева М. А., Савин И. Ю., Толпин В. А. Возможности исследований влияния изменений климата на состояние растительного покрова : концепция проекта CLIVT // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2008. Т. 5, № 2. С. 272 – 278.

2. Большаков А. Ф., Эрперт С. Д., Шейнин Л. Б. Пути сельскохозяйственного освоения полупустыни. М. : Наука, 1983. 72 с.

3. Вышивкин А. А. Изменение растительности солонцового комплекса Северного Прикаспия вследствие флуктуации климата и прекращения выпаса // География и природные ресурсы. 2010. № 1. С. 78 – 82.

4. Голубятников Л. Л., Денисенко Е. А. Модельные оценки влияния изменений климата на ареалы зональной растительности равнинных территорий России // Известия РАН. Серия биологическая. 2007. № 2. С. 212 – 228.

5. Золотокрылин А. Н., Титкова Т. Б. Климатообусловленная динамика лесостепной, степной и полупустынной растительности России и Казахстана // Известия РАН. Серия географическая. 2010. № 2. С. 40 – 48.

6. Иванов Н. Н. Ландшафтно-климатические зоны Земного шара. М. ; Л. : Изд-во АН СССР, 1948. 224 с.

7. Киссис Т. Я. Водный режим темноцветной черноземовидной почвы большой падины под древесным насаждением // Водный режим почв полупустыни. М. ; Л. : Изд-во АН СССР. 1963. С. 84 – 126.

8. Логинов В. Ф. Глобальные и региональные изменения климата : причины и следствия. Минск : ТетраСистемс, 2008. 496 с.

9. Оловянникова И. Н. Динамика продуктивности растительного покрова в Заволжской глинистой полупустыне // Ботанический журнал. 2004. Т. 89, № 7. С. 1122 – 1137.

10. Реймерс Н. Ф. Природопользование. Словарь-справочник. М. : Мысль, 1990. 637 с.

11. Роде А. А. Водный режим и баланс целинных почв полупустынного комплекса // Водный режим почв полупустыни. М. ; Л. : Изд-во АН СССР, 1963. С. 5 – 83.

12. Роде А. А., Польский М. Н. Почвы Джаныбекского стационара, их морфологическое строение, механический и химический состав и физические свойства // Труды Почвенного института им. В. В. Докучаева. 1961. Т. 56. С. 3 – 214.

13. Сапанов М. К. Причины усыхания культур дуба черешчатого на гидроморфных лугово-каштановых почвах Северного Прикаспия // Лесоведение. 2005. № 5. С. 10 – 17.

14. Сапанов М. К. Влияние изменения климата на обводненность Северного Прикаспия // Аридные экосистемы. 2010. Т. 16, № 5. С. 25 – 30.

15. Сапанов М. К. Метелевое переотложение снега как основной фактор регулирования влагообеспеченности лесных культур в степных условиях // Поволжский экологический журнал. 2018. № 3. С. 327 – 339.

16. Сапанов М. К., Сиземская М. Л. Климатогенные изменения травянистой растительности на солончаковых солонцах Северного Прикаспия // Поволжский экологический журнал. 2010. № 2. С. 185 – 194.

17. Сапанов М. К., Сиземская М. Л. Изменение климата и динамика целинной растительности в Северном Прикаспии // Поволжский экологический журнал. 2015. № 3. С. 307 – 320.

18. Сафронова И. Н. Об опустыненных степях Нижнего Поволжья // Поволжский экологический журнал. 2005. № 3. С. 261 – 267.

19. Сиземская М. Л. Современная природно-антропогенная трансформация почв полупустыни Северного Прикаспия. М. : Т-во науч. изд. КМК, 2013. 276 с.

20. Alexander L. V. Global observed long-term changes in temperature and precipitation extremes : A review of progress and limitations in IPCC assessments and beyond // Weather and Climate Extremes. 2016. Vol. 11. P. 4 – 16.

21. Elias E., Reyes J., Steele C., Rango A. Diverse landscapes, diverse risks : Synthesis of the special issue on climate change and adaptive capacity in a hotter, Drier Southwestern United States // Climatic Change. 2018. Vol. 148, iss. 3. P. 339 – 353.

22. Christoph S. Climate extremes heat waves to come // Nature Climate Change. 2016. Vol. 6. P. 128 – 129.

23. Clark M. P., Wilby R. L., Gutmann E. D., Vano J. A., Gangopadhyay S., Wood A. W., Fowler H. J., Prudhomme C., Arnold J. R., Brekke L. D. Characterizing uncertainty of the hydrologic impacts of climate change // Current Climate Change Report. 2016. Vol. 2, iss. 2. P. 55 – 64.

24. Han F., Zhang Q., Buyantuev A., Niu J., Liu P., Li X., Kang S., Zhang M., Li Y. Effects of climate change on phenology and primary productivity in the desert steppe of Inner Mongolia // Journal of Arid Land. 2015. Vol. 7, iss. 2. P. 251 – 263.

25. Lewin R. Plant communities resist climatic change // Science. 1985. Vol. 228. P. 165 – 166.

26. Li H., Yang X. Temperate dryland vegetation changes under a warming climate and strong human intervention – with a particular reference to the District Xilin Gol, Inner Mongolia, China // CATENA. 2014. Vol. 119. P. 9 – 20.

27. Liu Y., Yu D., Su Y., Hao R. Quantifying the effect of trend, fluctuation and extreme event of climate change on ecosystem productivity // Environmental Monitoring and Assessment. 2014. Vol. 186, iss. 12. P. 8473 – 8486.

28. Ortiz-Bobea A., Just R. E. Modeling the structure of adaptation in climate change impact assessment // American Journal of Agricultural Economics. 2013. Vol. 95, iss. 2. P. 244 – 251.

29. Penman H. L. Estimating evaporation // Eos, Transactions, American Geophysical Union. 1956. Vol. 37, № 1. P. 43 – 50.

30. Sapanov M. K. Environmental implications of climate warming for the Northern Caspian region // Arid Ecosystems. 2018. Vol. 8, iss. 1. P. 13 – 21.

31. Sapanov M. K., Sizemskaya M. L. Climatogenic restrictions of arid forestry // Contemporary Problems of Ecology. 2020. Vol. 13, № 7. P. 788 – 794.

32. Xu Bo, Hugjiltu M., Baoyin T., Zhong Y., Bao Q., Zhou Y., Liu Z. Rapid loss of leguminous species in the semi-arid grasslands of Northern China under climate change and mowing from 1982 to 2011 // Journal of Arid Land. 2020. Vol. 12, iss. 5. P. 752 – 765.