Ученые восстановили историю изменений растительности на северо-востоке полуострова Камчатка за последние пять тысяч лет. Проследить, как в прошлом трансформировались флора, ландшафт и климат, исследователям помог анализ древней пыльцы и слоев вулканического пепла, найденных в торфяниках. Полученные данные позволят не только составить более надежный прогноз природных изменений в условиях глобального потепления и растущей антропогенной нагрузки, но и способствуют созданию сельскохозяйственных культур, устойчивых к экстремальным воздействиям, сообщают «Известия».
Узнать, как с течением времени менялась природная среда, помогают исследования природных архивов. Торфяники и озерные отложения слой за слоем накапливают из воздуха пыльцу, которая отражает состав растительных сообществ окружающих территорий в разные эпохи. Специалисты из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова и Геологического института РАН предложили новые подходы к реконструкции динамики региональной флоры. Они использовали методы пыльцевого и ботанического анализов торфа, подкрепленные моделью осадконакопления в регионе.
Торфяные толщи в этой местности нередко чередуются с прослоями вулканического пепла, или тефры, которые выпадали на поверхность болота и затем консервировались под новыми отложениями. Подобные пеплопады выглядят драматично, однако ученые выяснили, что они не привели к кардинальным перестройкам региональной растительности за последние пять тысячелетий. Как отметил сотрудник биологического факультета МГУ Валерий Пименов, полученная подробная летопись с разрешением около 60 лет позволила отделить влияние извержений от фоновых климатических колебаний.
Оказалось, что решающее влияние на состав растительного покрова оказывал именно климат. В холодные периоды распространялись сообщества ольхового стланика — вида, приспособленного к суровым условиям. В относительно теплые эпохи, напротив, увеличивалась площадь березовых лесов. Эти смены отражены в пыльцевых спектрах и согласуются с известными климатическими циклами, характерными для Северного полушария. Статистический анализ подтвердил, что ключевые изменения определялись прежде всего естественной сменой биологических сообществ и гидрологическими условиями, тогда как влияние выпадений тефры носило вторичный характер.
Руководитель проекта профессор Юрий Мазей подчеркнул, что данное исследование — лишь первый этап масштабной оценки водно-болотных экосистем полуострова. Сбор сопоставимых данных для разных районов региона позволит проверить универсальность выявленных закономерностей. Подобный междисциплинарный подход дает возможность детально проследить связи в системе «растительность – климат – геология», что необходимо для построения надежных прогнозных моделей будущего.
Опрошенные эксперты отмечают, что территория Камчатки уникальна из-за активного вулканизма, который добавляет специфический фактор к природным условиям. Доцент Сибирского федерального университета Анна Гренадерова уточнила, что хотя локальные извержения не сопоставимы с глобальными катастрофами, вызывающими планетарное похолодание, они все же влияют на почвенно-гидрологические условия. Однако, как указал ведущий научный сотрудник Института биофизики СО РАН Денис Рогозин, обычно вулканический пепел используется в науке лишь для датировки событий, а данная работа показала, что мощные извержения не вызывают существенных последствий в видовом составе наземной растительности.
Основываясь на палеогенетических данных, существует потенциальная возможность создавать новые культуры растений, устойчивые к экстремальным воздействиям. Доцент Института экологии РУДН Татьяна Ледащева пояснила, что ученые расшифровывают древнюю ДНК и сравнивают ее с геномом современных видов. Нахождение ключевых участков, отвечающих за устойчивость к засухам или холоду, позволяет проводить направленную селекцию или генетическое редактирование, хотя это сложный и многоступенчатый процесс, требующий учета деградации генетического материала в старых образцах.
Тем не менее специалисты предупреждают о необходимости учитывать этические и законодательные барьеры при использовании методов генного редактирования. Член общественного совета Базовой организации стран СНГ по экологическому образованию Владимир Пинаев резюмировал, что академический интерес к далекому прошлому дает основу для понимания настоящего. Исследование меняет приоритеты в моделях: для предсказания будущего в вулканических регионах следует сосредоточиться именно на климатических сценариях, а не на вулканических рисках. Результаты работы опубликованы в профильном научном журнале Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology.