Биогеографические последствия изменений климата в Российской Арктике

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-17-00168

НазваниеБиогеографические последствия изменений климата в Российской Арктике

Руководитель Тишков Аркадий Александрович, Доктор географических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт географии Российской Академии наук , г Москва

Конкурс №68 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-706 - Биогеография

Ключевые слова Российская Арктика, изменения климата, биогеографические последствия, биоразнообразие, флора, фауна, арктические птицы, миграции, распространение, биогеографические границы, продуктивность, тундры, лес на северном пределе, сукцессии

Код ГРНТИ39.19.25

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Согласно последнему докладу IPCC (2020) и 2-му Оценочному докладу Росгидромета именно Российская Арктика испытывает наиболее высокие показатели изменений климата (потепления) – от 0,4-0,5 град. С/10 лет (западный и восточный сектора) до 0,8-0,9 град. С/10 лет (центральная часть, п-ов Таймыр). Это значительно выше среднего уровня по всему северному полушарию и в целом по планете. Оно оказывает значительное влияние на местные экосистемы и их биоту. Биогеографические эффекты глобального потепления – самые наглядные и ожидаемые именно в Арктике, где тепло - ведущий лимитирующий развитие жизни фактор. Здесь оно оказывает влияние на биоразнообразие, северные пределы распространения (ареал) флоры и фауны, их состав, динамику численности, миграции, репродукцию и пр. Именно для Российской Арктики изменения климата последних десятилетий – фактор, определяющий перспективы XXI века в отношении трансформации биоты тундр и полярных пустынь, продвижение леса на север, биогеографических рубежей, ареалов ключевых видов арктических растений и животных, развитие обратимых и, по-видимому, необратимых процессов в структуре, функционировании и динамике экосистем. Вопросы биогеографических последствий изменений климата для наземных экосистем Российской Арктики, отечественные и зарубежные коллеги стараются обходить стороной, т.к. биогеографический синтез климатогенных перестроек с оценкой инвариантной и мобильной составляющих современной биоты требует масштабов (аналогичных Арктической зоне Северной Евразии), продолжительных рядов полевых наблюдений (как у участников настоящего проекта или в арктических ООПТ) и одновременно вовлечения значительных архивов космической съемки, например MODIS, Landsat, Sentinel и др., как это использовалось в наших публикациях по оценке эффекта «позеленения» Российской Арктики и его влияния на изменения биоты. Речь идет не об изменениях собственно арктических рубежей и статуса Палеоарктической области Голарктического царства в Северной Евразии (Арктическая подобласть) в связи с потеплением, а о внутрибиомных обратимых и необратимых перестройках в состоянии и распространении биоты. Выявляемые биогеографические последствия потепления климата носят циркумполярный характер. Для морских экосистем, как известно, вопрос актуален в связи с возможным изменением статуса Арктической морской биогеографической областью, где выявляется связь изменений морской биоты с изменениями ледовитости и солености Северного ледовитого океана. Попытки оценить последствия влияния климата на арктическую наземную биоту и биогеографию Европейского сектора Арктики в целом на наш взгляд, были неудачными. Даже в ведущем международном журнале по биогеографии «Journal of Biogeography» (включая параллельные выпуски «Global Ecology and Biogeography», «Diversity and Distributions» публикации по данной проблематике носят исключительно частный характер (по отдельным группам арктической биоты (https://www.researchgate.net/journal/Journal-of-Biogeography-1365-2699), а для Российской Арктики в целом обобщающих публикаций нет. Проект направлен на выявление обратимых и необратимых биогеографических последствий современных изменений климата (потепления) в Российской Арктике: анализ и синтез полевых и дистанционных данных об изменениях в составе наземной флоры и фауны, в распространении видов-индикаторов и их миграций, в состоянии популяций птиц как наиболее информационных индикаторов климатогенных перестроек, в трансформации важных биогеографических рубежей в арктических регионах Северной Евразии, в т.ч. границы леса и тундры и др. Предполагается решение важных теоретических и практических задач развития современной биогеографии, понимание механизмов последствий климатогенных изменений арктической биоты и формирования биогеографических основ адаптации природоохранных мер, экологического мониторинга и территориальной охраны природы в Российской Арктике к изменениям климата. Актуальность самой постановки данных исследований и выбора подходов и методов их реализации очевидна. В современной биогеографии Российской Арктики важно выделить инвариантную и мобильную (изменчивую) составляющую, чтобы понять «норму реакции» отдельных представителей биоты и их сообществ на широкий диапазон климатических изменений. Это – востребованное самой теорией науки действие существенно расширит методологию биогеографии. Также, необходимо остановить постоянное воспроизводство в серьезных научных публикациях и в прогнозах климатологов заключение о возможном исчезновении арктического биома в ближайшие десятилетия (к концу XXI в.) из-за потепления климата. Кроме актуальности для теории биогеографии можно говорить и об актуальности в практической сфере. Результаты проекта будут востребованы в сфере покровительственной (повидовой) и территориальной охраны арктической биоты, для разработки путей адаптации к изменениям климата природоохранных мер, хозяйства (например, в использовании биологических ресурсов, традиционном природопользовании) и населения (например, в распространении природно-очаговых болезней и др.). Проект строится на абсолютно оригинальных подходах и методах, позволяющих за счет новых данных полевых и дистанционных исследований провести анализ и синтез биогеографических последствий «быстрых» и цикличных (аналогичные современным изменения наблюдались в 1920-1940-х гг.) изменений климата в границах Арктической зоны Российской Федерации. Впервые для отечественной биогеографии для отдельных арктических регионов Северной Евразии в целом будет проведен синтез данных о переменах, произошедших в составе биоты, распространении отдельных видов и систематических групп растений и животных, биотических инвазиях чужеродных видов, изменениях ареалов, путей миграции и биогеографических рубежей (граница «тундра-лес», верхняя граница леса и кустарников в горах Арктики, пределы «антлантизации», «бореализации» и «американизации» фауны, динамике численности модельных представителей фауны, продуктивности растительного покрова как основы и интегрального показателя функционирования арктических экосистем. В рамках проекта планируется обосновать создание в Российской Арктике модельной территории для организации мониторинга арктической биоты (о-в Колгуев). В планах исследований подготовка практических рекомендаций для территориальной охраны природы, охраны редких видов (ведение Красных книг арктических регионов России) и в разработке соответствующих адаптаций для природоохранных технологий, для традиционного природопользования и использования биоресурсов в Российской Арктике. Редкий случай, когда фундаментальные проблемы современной биогеографии.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Белоновская Е.А., Тишков А.А. Биомная дифференциация Российской Арктики Арктика, экология и экономика (год публикации - 2023)

2. Тишков А.А., Добрянский А.С., Кренке А.Н., Гнеденко А.Е. Изменение площади суши Российской Арктики для освоения биотой Арктика, экология и экономика (год публикации - 2023)

3. Ламерис Т.К., Покровская О.Б., Кондратьев А.В., Анисимов Ю.А., Буйтендейк Н.Х., Глазов П.М., ван дер Джеугд Х.П., Кампихлер К., Крукенберг Х., Литвин К.Е., Лощагина Ю.А., Мускенс Х.К.Х.Т, Сердзема Х., Зайнагутдинова Э.М., Бум М.П. Barnacle geese Branta leucopsis breeding on Novaya Zemlya: current distribution and population size estimated from tracking data Polar Biology, 46, 67–76 (2023) (год публикации - 2023)
10.1007/s00300-022-03110-8

4. Шматова А.Г., Лощагина Ю.А., Глазов П.М. Анализ временной серии снимков Landsat для выявления климатически обусловленных изменений в структуре ландшафтов острова Колгуев Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. - 2023. - Т. 20, № 4. - С. 149-164 (год публикации - 2023)
10.21046/2070-7401-2023-20-4-149-164

5. Локтионов Е.Ю., Дигби Р.А., Якушев Н.Н., Шепелев И.А., Клементс Дж.П., Томкович П.С., Джарретт Н.С., Кларк Н.А., Грин Р.Э., Лаппо Е.Г., Сыроечковский-мл. Е.Е. Evaluating the Impact of Headstarting on the Critically Endangered Spoon-Billed Sandpiper Calidris pygmaea Diversity, Loktionov E.Y., Digby R.A., Yakushev N.N., Shepelev I.A., Clements J.P., Tomkovich P.S., Jarrett N.S., Clark N.A., Green R.E., Lappo E.G., Syroechkovskiy E.E. (год публикации - 2023)
10.3390/d15040584

6. Ануфриев В.В., Глазов П.М., Пунанцев Е.А., Чуракова Е.Ю. Terrestrial vertebrates inhabiting the northeastern part of the Kanin peninsula Contemporary Problems of Ecology, Vol. 16, No. 6, pp. 726–733 (год публикации - 2023)
10.1134/S1995425523060021

7. Тишков А.А., Титова С.В. Пожары в Арктической зоне Российской Федерации: новые оценки, роль изменений климата и возможные последствия Арктика: экология и экономика (год публикации - 2025)

8. Глазов П.М., Лощагина Ю.А., Шматова А.Г., Гнеденко А.Е., Тишков А.А. Остров Колгуев как объект мониторинга биоты западного сектора российской Арктики Арктика: экология и экономика., Т. 14, № 2. — С. 261—273. (год публикации - 2024)
10.25283/2223-4594-2024-2-261-273

9. Белоновская Е.А., Тишков А.А., Царевская Н.Г. К вопросу о низкой ценотической активности чужеродной флоры Российской Арктики Биологические проблемы Севера : Материалы международной научной конференции, посвященной 300-летию РАН (Магадан, 7–11 октября 2024 г.); [отв. ред. О. А. Радченко]. Москва : Знание-М, 2024. – 321 с. , Сборник: Биологические проблемы Севера : Материалы международной научной конференции, посвященной 300-летию РАН (Магадан, 7–11 октября 2024 г.); [отв. ред. О. А. Радченко], с. 18-20. (год публикации - 2024)
10.38006/00187-838-4.2024.18.20

10. Грин Р.С., Люнг К.К.С., Кларк Н.А., Андерсон Г.К.А., Брайдс К., Чанг К., Чоудхури С.Ю., Кларк Дж.А., Фойсал М., Цёклер К., Герасимов Ю., Гейл Г.А., Якушев Н., Хамайе Дж., Лаппо E., Мелвилл Д.С., Томкович П.С., Уэстон Э., Уэстон Дж., Ян З. New estimate of the trend in world population size of the Spoon-billed Sandpiper suggests continuing decline Wader Study, 131(2) 122–131 (год публикации - 2024)
10.18194/ws.00344

11. Лаппо Е.Г., Иванов А.П. Изучение лопатня Calidris pygmaea и других видов куликов на Юго-Восточной Чукотке в 2023 г Биологические проблемы Севера : Материалы международной научной конференции, посвященной 300-летию РАН (Магадан, 7–11 октября 2024 г.); [отв. ред. О. А. Радченко]. — Знание-М Москва: 2024, Биологические проблемы Севера : Материалы международной научной конференции, посвященной 300-летию РАН (Магадан, 7–11 октября 2024 г.); [отв. ред. О. А. Радченко]. — Знание-М Москва: 2024. — С. 161–162. (год публикации - 2024)
10.38006/00187-838-4.2024.161.162

12. Тертицкий Г.М., Семашко Е.В., Черенков А.Е., Семашко В.Ю. Оценка влияния антропогенного беспокойства в период насиживания на успешность гнездования обыкновенной гаги Казарка, Бюллетень Рабочей группы по гусеобразным северной Евразии, Том 25, с. 13-26 (год публикации - 2023)

13. Глазов П.М., Лощагина Ю.А., Анисимов Ю.А., Кондратьев А.В., Покровская О.Б., Шматова А.Г., Гнеденко А.Е., Кудиков А.В., Добрянский А.С. Структура и динамика численности колонии белощекой казарки в дельте р. Песчанка на о. Колгуев Биологические проблемы Севера : Материалы международной научной конференции, Посвященной 300-летию РАН (Магадан, 7-11 октября 2024 г.); [отв. ред. О. А. Радченко]. Москва : Знание-М, 2024. - 321 с., Биологические проблемы Севера : Материалы международной научной конференции, посвященной 300-летию РАН (Магадан, 7-11 октября 2024 г.); [отв. ред. О. А. Радченко]. Москва : Знание-М, 2024. - с. 70-71. (год публикации - 2024)
10.38006/00187-838-4.2024.70.71

14. Шматова А.Г., Гнеденко А.Е. Зависимость растительности от микрорельефа и почвенных свойств в структурных грунтах о. Колгуев Биологические проблемы Севера : Материалы международной научной конференции, посвященной 300-летию РАН (Магадан, 7–11 октября 2024 г.); [отв. ред. О. А. Радченко]. Москва : Знание-М, 2024. – 321 с. , Биологические проблемы Севера : Материалы международной научной конференции, посвященной 300-летию РАН (Магадан, 7–11 октября 2024 г.); [отв. ред. О. А. Радченко]. Москва : Знание-М, 2024. – с. 297-298. (год публикации - 2024)
10.38006/00187-838-4.2024.297.298

15. Лощагина Ю.А., Глазов П.М., Покровская О.Б., Зайнагутдинова Э.М., Кондратьев А.В. Взаимоотношения белощекой казарки и белолобого гуся на о. Колгуев в условиях повсеместной экспансии казарки Биологические проблемы Севера : Материалы международной научной конференции, посвященной 300-летию РАН (Магадан, 7-11 октября 2024 г.); [отв. ред. О. А. Радченко]. Москва : Знание-М, 2024. - 321 с. , Биологические проблемы Севера : Материалы международной научной конференции, посвященной 300-летию РАН (Магадан, 7-11 октября 2024 г.); [отв. ред. О. А. Радченко]. Москва : Знание-М, 2024. - с. 169-170. (год публикации - 2024)
10.38006/00187-838-4.2024.169.170

16. Шматова А.Г., Лобков В.А. Разнообразие почв острова Колгуев с криометаморфическими горизонтами Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева. 2024. “Почвоведение: Горизонты будущего. 2023”. , Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2024:5-36. (год публикации - 2024)
10.19047/0136-1694-2024-SPYC-5-36

Публикации

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Исследования 2024 г. подвели итоги 3-летнего цикла комплексных разноплановых работ, выполняемых в рамках гранта группой специалистов Института географии РАН. Они включали как камеральные и аналитические, так и экспедиционные исследования в разных регионах Российской Арктики – на островах Белого моря, на о-ве Колгуев и на юге п-ова Чукотка. Получены уникальные результаты, позволяющие понять и качественно и количественно оценить разноплановые последствия изменений климата в российской Арктике для биоты. В процессе исследований 2024 г. уточнена численность крупнейшей в мире колонии белощекой казарки на о-ве Колгуев. Создана карта распространения пожаров в Арктической зоне Российской Федерации за последние 25 лет. Прослежено и количественно оценено появление «новой суши» на арктических островах. Проведен анализ трендов распространения для 30 видов млекопитающих в условиях меняющегося климата (в основном бореальных – бурый медведь, рысь, соболь, выдра, бобр и др.) и получены достоверные данные о продвижения границ распространения на север в XXI в. Выявлены новые закономерности инвазий чужеродных растений в российской Арктике. Показано, что на настоящий момент из 300 чужеродных видов растений 63 (20,9%) – аборигенные в одном из ее регионов и занесены в другие регионы, а их доля в региональных флорах составляет от 1,4–3,8% (Чукотка) до 16,2–27,8% (Кольский п-в и Большеземельская тундра). По результатам пополнена созданная в рамках настоящего гранта база данных «Чужеродные виды сосудистых растений Российской Арктики» (Alien Species of Arctic – ASA). С помощью дистанционных методов проведены исследования распространения и динамики пожаров вдоль южной границы АЗРФ, в т.ч. для выяснения масштабов пирогенного «обезлесивания» на северном пределе леса. Показано, что в XXI в. (2000–2024 гг.) в АЗРФ выросли частота и площади арктических пожаров – за период с 18 февраля 2000 г. по 25 ноября 2024 г. огнем пройдено около 36,5 млн га, из которых только около 13,3 млн в границах лесопокрытой площади. Примерно 18 млн га– это пожары в северных улусах Республика Саха (Якутия), по 6 млн га – пожары в Ямало-Ненецком АО и на севере Красноярского края. Уникальный по глубине во времени и пространственному охвату анализ многолетней динамики фаунистического состава птиц островов и архипелагов западного сектора Российской Арктики на фоне изменений климата показал, что фаунистическая структура гнездящихся птиц за последние 100–120 лет оставалась наиболее стабильной на высокоарктических островах (архипелаги Земля Франца-Иосифа и Новая Земля), где антропогенное воздействие и климатические изменения не оказали существенного влияния на орнитофауну. В типичных и южных тундрах (о-в Колгуев) отмечено снижение доли гнездящихся арктических видов птиц при сохранении их количества, а на островах в Субарктике отмечено увеличение доли европейских видов за счет снижения доли транспалеарктов и сибирской группы. В типичных и южных островных тундрах возрастает доля сибирских и широко распространенных видов и снижается доля арктических видов. Получены новые данные по результатам мониторинга двух изолированных локальных группировок кулика-лопатня (33 и 16 особей в каждой), и локальной группировки чукотского подвида исландского песочника (32 особи); в местах гнездования отмечено снижение численности лопатня и других видов, а вдоль их миграционного пути выявлены новые территории остановок и зимовок. Полученные результаты позволят разработать более совершенную стратегию охраны редких видов птиц на Чукотке. В рамках экспедиции 2024 г. на о-в Колгуев на постоянных пробных площадях и геоботанических профилях проведены геоботанические и ландшафтные описания, картографирование ключевых участков острова и верификация выделов (контуров), полученных в ходе камеральной обработки космических снимков. Составлена детальная карта местообитаний, что позволило составить новые карты местообитаний и более корректно провести учеты гнездящихся птиц. На основе синтеза результатов наших многолетних биогеографических исследований изменений биоты и их биотопов на о-ве Колгуев выявлены наиболее информативные индикаторы и предложен алгоритм мониторинга биоты острова как модельной территории западного сектора Арктики, отражающей биогеографические последствия современных изменений климата для наземных экосистем. Проведенные многолетние исследования на о-ве Колгуев показали высокое соответствие выбранного объекта целям и задачам экологического мониторинга для европейского сектора АЗРФ, прежде всего островных безлемминговых экосистем с арктическим морским климатом. По сути, исследованиями по гранту заложена основа мониторинга биоты в данном секторе Арктики. Еще раз показано что территория острова является ключевым местом гнездования для многих водоплавающих и околоводных птиц. Установлено, что здесь гнездится не менее трети всей популяции белощекой казарки. По результатам картографирования колонии проведен подсчет численности птиц: она составила 100 324 гнезд казарок на площади 8372 га. На 2024 г. это самая крупная известная колония белощекой казарки в мире. Кроме того на основе ранее разработанной (Тишков и др., 2023) методики дистанционного мониторинга образования «новой суши» в районе расположения самой крупной в мире колонии белощекой казарки на о-ве Колгуев оценена величина изменения береговой полосы при образовании «новой суши», которая составила за первые десятилетия XXI в. для отдельных участков берега ~200 м, отступание при подъему уровня океана ~ 150 м, а на участке береговой линии длиной 54 км прирост площади «новой суши» за отмеченный период составил 3,3 кв. км, потери – 2,1 кв. км, баланс положительный – 1,2 кв. км.

Публикации

Возможность практического использования результатов
Практическое использование результатов работ по гранту может быть сведено к следующим позициям: - результаты синтеза многолетних данных по арктическим пожарам предложены для совершенствования системы их мониторинга в России и включения в систему циркумполярного мониторинга арктических пожаров, реализуемого в рамках деятельности проекта Арктического совета; - данные по численности и миграциям водоплавающих птиц исследованных регионов Российской Арктики окажутся полезными для совершенствования системы мониторинга охотничьей фауны и совершенствования в этих регионах охотничьего хозяйства; - результаты инвентаризационных и мониторинговых наблюдений за биотой на о-ве Колгуев, о-вах Белого моря и юга п-ова Чукотка могут быть использованы для совершенствования территориальной охраны арктической биоты и мониторинга ее состояния на ООПТ (региональный заказник «Колгуевский», федеральный музей-заповедник «Соловецкие острова», природный парк «Берингия» и др.; - полученные за 3 года исследований материалы по распространению, разнообразию и динамике арктических птиц уже используются для рекомендаций стратегий охраны гнездящихся видов птиц на островах Белого моря, в Ненецком АО, в Чукотском АО в России, а также в других странах на территориях их пролетных путей и зимовок, прежде всего в Китае (что подтверждено отзывами наших китайских коллег).