Історія флори Арктики

Ю.П. Кожевников

Виходи вічної мерзлоти

Холодом дихає Північний Льодовитий океан. На околицях материків, що стикаються з ним, не ростуть ліси, і навіть низькорослі чагарники зустрічаються лише в укритих від вітру місцях. Царство тундри оточує полярні моря паском від декількох десятків до 400 км завширшки. Тут панують мохи, лишайники та присадкуваті квіткові рослини.

Величезне безлісне простір, що вінчають земну кулю на півночі, разом з Льодовитим океаном називається Арктикою. Історія дослідження її вод і суші складе величну епопею з безліччю трагічних сторінок, коли буде написана. Гідне місце в цій епопеї займе і ботанічний розділ. У колекціях музеїв світу зберігаються зразки рослин з Арктики, зібрані понад 200 років тому.

Однак аж до нашого століття експедиції в ті краї споряджалися рідко і здійснювалися в основному на судах. Це дозволяло обстежити далеко віддалені одна від іншої точки узбережжя, але віддалені від берега райони залишалися невивченими. Тільки освоєння Півночі в ХХ столітті дозволило отримати більш-менш повні відомості про рослинність Арктики. У зв'язку з інтенсивними геологічними дослідженнями був отриманий і солідний палеоботаніческій матеріал. З'явилися перші узагальнюючі праці, присвячені питанням походження Арктичної флори. Однак польових матеріалів все ще було мало.

Ботанічні дослідження на Півночі стали значно більш інтенсивними з розвитком малої авіації та збільшенням фінансування науки в 1970-80-х рр.. На вертольоті стало можливим потрапити в будь-яку глухомань, а звідти сплавитися по річці до населених місць. Автор цих рядків протягом 25 років вивчав Азіатську Арктику й Субарктіку, що дозволило зробити узагальнення в цілому представляють картину формування арктичної флори.

В історичних науках про Землю ботаніка займає одне з провідних місць. Без неї не обходяться геологи (визначаючи по присутності тих чи інших копалин рослин вік геологічних шарів), зоологи (створюючи уявлення про кормову базу тих чи інших тварин), кліматологи (виявляючи щодо зміни рослинності коливання клімату минулого) і, звичайно, палеогеографії, що відтворюють умови проживання минулих епох. Правда, в даний час вузькоспеціалізовані дослідження частіше змінюються комплексними або синтетичними. Адже в природі все взаємопов'язане: змінювався клімат - перебудовувався рослинний покрив -- трансформувався тваринний світ. Але саме в рослинному покриві сліди минулого зберігаються особливо довго. Ось росте якась непоказна травичка, своїм присутністю свідчать про те, що її предки тут оселилися ще в льодовикове час ... Зрозуміло, що такі «балакучі травички» потрібно спочатку знайти, а потім з'ясувати їх сучасну характеристику (в яких умовах вони існують масово, з ким є сусідами, наскільки мінливі і хто їх родичі).

ломикамінь паучнік

З часу, коли на Землі доживали свій вік останні динозаври, співвідношення суші і моря не раз істотно змінювалися. Тільки на півночі вони залишалися відносно стійкими. Континентальні шельфи були осушені. Оскільки на півночі Європи і Азії ці шельфи особливо розлогий, то узбережжі Північного океану (який не був Льодовитим) знаходилося значно північніше всіх арктичних островів (приблизно на рівні сучасних глибин 200 м). Клімат був дуже теплим, і там, де тепер для проходження суден необхідний криголам, росли субтропічні дерева. Похолодання почалося близько 30 млн років тому. Субтропічні дерева у високих широтах поступово зникали, а їхнє місце зайняли дерева помірно-теплого клімату, серед яких було багато хвойних. Однак похолодання тривало, і теплолюбних дерев на півночі залишалося все менше. Близько 10 мільйонів років тому Арктикою ще й не пахло, у північно-східній Азії оголилися верхівки гір, виник альпійський або, як кажуть в Сибіру, Гольцова пояс. Це був новий тип середовища проживання з досить жорсткими умовами.

Рослини, що опинилися в цьому середовищі, повинні були або пристосуватися до неї, або зникнути. Пристрій було пов'язано насамперед з виробленням життєвої форми рослини, притискається до земної поверхні, тому що біля неї влітку тепліше, а взимку сніговий покрив захищає від иссушения вітрами. Ймовірно, багато види рослин не витримали вимог, що пред'являються середовищем існування, але чимало було й таких, які боролися за своє існування і перемогли, але при цьому сильно змінилися. І вони стали зовсім несхожі на своїх родичів, до сих пір мешкають в Америці чи в південній Азії.

Попутно слід зауважити, що в той час, як на північному сході Азії сформувався альпійський пояс, Гімалаї ще мали вигляд пагорбів. Вони не перешкоджали тропічним вітри з Індійського океану проникати далеко вглиб Азії. Однак у наступну геологічну епоху - пліоцен (5,5-0,7 млн років тому) - Гімалаї піднялися до 3 км разом з сусідніми гірськими системами і утворили екран для тропічних мас повітря.

Гравилат гірський

Поряд з тим, що «підігрів» з півдня припинився, посилився похолодання з півночі. Пліоцен був періодом, коли всю земну кору неабияк корежіло, в результаті чого виникли нові гори, а старі стали вищими. Після досягнення певної висоти вершини гір позбавлялися лісу що замінювався альпійськими луками. Виникли потужні тріщини в земній корі, такі як Байкал, Косогол та ін, що є джерелами підвищеної радіації. Останнє сприяло мінливості рослин, появі абберантних форм. Деякі з цих форм виявилися відповідними для високогірних умов. На території від Алтаю до Забайкалля до досі простежується висока концентрація ендемічних видів. Інші види тут відбулися, але розселилися згодом на сусідні території: до Тибету, на Далекий Схід, до Північної Сибір.

Незважаючи на повсюдні зрушення земної кори (в тому числі і в Америці), шельфи північних морів залишалися осушення. Америка поєднувалася з Азією широким мостом суші на місці Берингової протоки.

Берингія з прилеглими районами близько 3 млн років тому представляла найбільш різноманітну в природному відношенні північну територію (рис. 1). Це було обумовлено її особливим географічним положенням і попередньою історією. Важливим чинником був і підігрів цієї території з півдня плином Куро-СВЗ.

Рис. 1. Природна зональність у Берингії і прилеглих районах близько 3 млн. років тому: 1 - темнохвойна тайга з альпійських поясом у горах, 2 - саванноідние ландшафти, 3 - лісотундра, 4 - тундра, 5 - степ і тайга, вище якої розташований пояс гольців, 7 - море, 8 - листопадні лісу

Шельф були покриті лісами розрідженими з ялини, модрини, берези, що на півночі змінювалися лісотундри, а біля узбережжя - тундрою. Це була вже Арктика в самому початку свого становлення (близько 3 млн років тому). Вона виникла на місці тайги, знищеної зростаючим похолоданням, особливо над Арктичним океаном, який, однак, ще не покривали постійні льоди. Початкову флору Арктики становили види, перш за що жили в тайзі: багно (Ledum palustre), лохина (Vaccinium uliginosum), брусниця (V.vitis-idaea) і т.п. До них незабаром додалися види, виникли в гольця: дріада (Dryas punctata), Кассіопея (Cassiope tetragona), оксірія (Oxyria dygina), лезлерія (Loiseleuria procumbens) та ін Ці види легко розселяються уздовж річок, тому, хоча вони й відбулися південніше, в горах, опинитися на півночі для них не становило труднощів, оскільки і тоді багато річок текли в Арктичний басейн. На затопленому тепер шельфі ще можна простежити їхні колишні долини.

багаторічних льоду в Арктичному басейні в цей час ще не було, хоча в південних горах вже утворювалися льодовики. Їх сліди існують на Тянь-Шаню, Памірі, Алтаї і в інших гірських системах. Поблизу гірських льодовиків і виникли багато видів рослин, яким пізніше судилося мігрувати на північ, поповнивши флору Арктики. У цьому ж напрямі, не поспішаючи, просувалися з Центральної Азії тварини. Серед них виділялися слони, які стали символом льодовикової епохи, одягнувшись шерстю і «перетворившись» в мамонтів.

Тут потрібно зробити застереження. Магнітне поле Землі набула сучасного вигляду (з полюсом в Канадському Арктичному архіпелазі) близько 700 тис. років тому. А якщо б ми витягли з кишені компас, блукаючи в пліоценового тайзі, то його стрілка вказала б нам строго протилежне напрямок. Палеомагнітний спосіб став вирішальним у визначенні розділу пліоцену і льодовикової епохи - плейстоцену. Визначаючи напрямок молекулярних «магнітиків» у гірських породах, вчені можуть сказати, раніше чи пізніше 700 тис. років тому утворювався той чи інший шар разом з відображеної в ньому характерною рослинністю.

В ланцюга подій минулого, які породили Арктику і що робили подальші дії на неї, поки ще існують туманні ланки. Так, немає впевненості в тому, що близько 700 тис. років тому море залило, нарешті, північні шельфи суші. Однак, якщо це сталося і трохи пізніше, для долі Арктики це особливого значення не мало. На тлі зростаючого похолодання, чому сприяло наступ моря на сушу, північні ліси деградували, їхнє місце займали арктичні ландшафти, все більше зміщується на південь. Істотним фактором було перетворення Північного океану в Льодовитий, тобто льоди на ньому стали зберігатися і влітку. Тепер океан діяв як постійна холодильник. Насичена водяними парами атмосфера зумовила утворення потужних материкових покривів льоду, перш за все в горах, звідки льодовики розтікалися на рівнини. Головною причиною зростання льодів були низькі температури в літній період.

похолодання чергувалися з потеплінням. За 700 тис. років відбулося чотири цикли похолодання-потепління клімату. У зв'язку з цими циклами в Північній півкулі Землі відбувалися грандіозні зміни. Під час похолодань, коли на суші утворювалися більш-менш потужні льодовики, осушувалися шельфи морів. Площа Північного Льодовитого океану ставала менше, як у минулі геологічні епохи. До того ж цей океан був ізольований від Тихого океану Берінга, а від Атлантичного - північноатлантичним мостом суші (рис. 2). Осушені шельфи разом з мостами суші утворювали сухопутний арктичний круг, розділений надвоє льодовими перемичками: на місці Північної Землі і на сході Канадського Арктичного архіпелагу. Інші льодові освіти на осушених шельфах були не настільки значними, щоб заважати розселення стійких до холоду рослин.

Рис. 2. Палеогеографія північної півкулі Землі в період максимального зледеніння: 1 - суша, 2 - материкові льоди, 3 - море, 4 - пакових льоди, Е - Еоарктіка, М -- Мезоарктіка

В період найбільшого зледеніння на південь від арктичного сухопутного кола, тобто на постійної суші, північні частини материків були вкриті льодовими щитами до 3 км потужністю. Вони займали величезні площі, зокрема всю Канаду (рис. 2). Був лише один великий прохід між льодовиків - межиріччі Єнісей-Лена.

Льодові щити оточувала так звана перігляціальная зона з розріджені рослинним шкуряним холодостійких дрібних рослин. За опуклим елементам перігляціальная зона простягалася на південь до Тибету, суцільно покритого кригою. Однак на півдні Сибіру і в Монголії по долинах річок і в інших зниженнях рельєфу у видаленні від гір зберігалася лісова рослинність. У Середній Азії вона навіть процвітала, а на Далекому Сході постраждала менше, ніж в Сибіру.

В південних гірських системах Азії, аж до Гімалаїв, що досягли висоти 6 км і більше, формувалося власне заледеніння, і альпійський пояс опускався до підстав гір, стикуясь з перігляціальной зоною. Сформовані у високогір'ях види рослин отримували можливість поширюватися на північ по рівнинах в тих екологічних умовах, до яких вони були пристосовані.

Потім приходило тепло. Танули льодовики. Лісова рослинність виходила зі своїх сховищ і швидко займала рівнини. Що виникли в горах види знову відступали в високогір'я і обгрунтовувалися там до наступного похолодання. Море затопляли і шельфи, і арктичні ландшафти залишалися лише на островах та вздовж північних околиць суші. Але їх флора встигала кілька збагатитися за рахунок тих високогірних видів, які встигли за час похолодання досягти цих територій.

Починався новий етап похолодання, і все повторювалося: льодовики росли, ліси зникали, шельфи осушувалися, високогірні мешканці спускалися з гір і селилися по перігляціальним ландшафтам, просуваючись до арктичного колі суші, а також на південь, до Гімалаям, Кавказу та іншим гірським країнам. Виходячи на простору осушених шельфів, багато видів перетворилися через суворість умов в нові, відрізняються від батьківських насамперед мініатюризацією всіх частин рослини.

Міграція нових видів, які досягли Арктики по межиріччі Єнісей-Лена, уздовж північної околиці суші також відбувалася періодично і переважно на схід, оскільки на заході існував крижаний бар'єр Північної Землі, який тривав на материку змикається льодовиковими куполами гір Бирранга і плато Путорана. Якщо вид встигав перетнути Берінга, то в черговий теплий період він «Отіжівался на горах Аляски і її арктичному узбережжі. При наступному похолоданні та освіті перігляціальной зони на осушених шельфах він просувався далі до Атлантики і міг навіть досягти по Північноатлантичному мосту Ісландії. При черговому потепління, коли міст занурювався в океан, вид освоював Ісландію, а якщо не встигав до неї дістатися, то переживав несприятливий для себе теплу пору в горах і тундра Лабрадора або Баффінова Землі. Зате при наступному появі моста він опинявся в Європі, де зазвичай знову застрявав в горах Скандинавії до наступного похолодання. Потім рослину продовжувало своє хода до Уралу або навіть до Таймира, іноді ще й повертаючи на південь, до Альп.

Такий ж многотрудний шлях пройшли і ті види, що відокремилися в Гольцова поясі задовго до льодовикового періоду, а також розселяються на північ з півдня по осушеним шельфам Тихого океану. Прикладами таких рослин можуть служити діапенсія лапландський (Diapensia lapponica) і смолевка Безстеблова (Silene acaulis), дуже широко поширені в Арктиці, у той час як їхні найближчі родичі виростають на обмежених просторах у Гімалаях і в південно-західному Китаї (у горах Сичуані).

Потепління, яке триває понині, розпочалося близько 14000 років тому. Материкові льоди зграя. Осушені шельфи потонули в морях. Великі міграційні шляхи зарості лісами. Тепер розселялися теплолюбні види, а віддають перевагу льодовикову прохолоду знову залізли в гори (якщо такі виявилися поблизу) або вимерли. Лише близько 200 із понад 1000 подібних видів встигли розселитися по Арктичним узбереж всіх трьох материків. Сучасне поширення інших рослин, що процвітали в льодовикове час, представлено на карті в вигляді окремих плям. У Арктиці ж багато видів продовжують розселятися і тепер, але, досягнувши Берингової протоки, а тим більше Атлантичного океану, зупиняються.

В сучасну епоху клімат Арктики також змінювався. Варто було трохи потеплішати, і сюди спрямовувалися дерева. На початку нашого століття, приміром, модрина на Таймирі просунулася в тундру на 50 км. Вона і зараз ще чіпляється там за своє існування, перетворившись із могутнього дерева вище 20 м в деревця 3-4 м, а то і в Кущистий кедр, ледве піднімається над грунтом. Багато видів, які прийшли в Арктику з південної альпікі, чому і називаються арктоальпійскімі, зникають на північних межах сучасної суші всупереч прогнозам про потепління Арктики. На невисоких підняттях, покритих убогою гірської тундрою, нерідко виявляється потужна грунт. Це - сліди колишньої, нині вже зниклої тут рослинності. Межі південних (чагарникових) тундри, для яких характерна вільха (Alnus fruticosa), місцями (особливо на Чукотці), прогресивно відступають, залишаючи в укритих місцях лише острівці вільшини.

Так Чтпро говорити про те, що відбувається потепління Арктики і представляти його жахливі наслідки, поки що передчасно. Потрібно більш уважно придивитися до поведінці арктичних рослин. У них досвід з оцінки кліматичної ситуації значно багатший, ніж у людини з усією його апаратурою.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://bio.1september.ru/