In a nutshell

• Как ожидается, изменения глобальных климатических систем приведут к повышению годового количества осадков во многих регионах; на Аляске, согласно прогнозам, до конца этого столетия годовое количество осадков повысится на 30%
• Повышение количества осадков приведёт в будущем к усилению сезонных половодий на многих речных бассейнах юго-восточной Аляски, вероятно разрушая преобладающие гидрологические режимы
• Потеря нерестилищ по причине высоких паводков в целом ограничится нерестилищами низкого качества, а именно, нерестилищами на реках с высоким уклоном и замкнутым руслом, в том время как нерестилища высокого качества, например, пойменные, останутся относительно нетронутыми
• Модели прогнозируют, что повышение размера паводков на юго-востоке Аляски будет иметь малое влияние на нерестилища горбуши и кеты, тогда как кижуч, который использует верховья рек с высоким уклоном русла больше, чем другие виды лосося, может потерять до 16% сегодняшнего ареала нерестилищ
• Это исследование подчёркивает необходимость учёта геоморфологии речных бассейнов в моделях, прогнозирующих влияние изменения климата на реки, а также важность сохранения и восстановления пойменных стоков

Не удивительно, что значительная доля научных исследований посвящается попыткам предсказать, как такого рода экстремальные потепления повлияют на уникальные экосистемы Аляски, а также на зависящие от них организмы. Тогда как многие примеры прямого воздействия весьма очевидны и привлекают существенное внимание учёных и широкой публики, многие вторичные последствия, связанные с повышением температур, не столь явственны. Так, в добавок к потеплению климата, модели прогнозируют значительно большее количество осадков во многих высокоширотных регионах; на Аляске повышение годового уровня осадков возможно на целых 15-30%. Большее количество осадков, в сочетании с большими объёмами весеннего схода снега и льда, значительно усилят интенсивность и частоту паводков. Модели прогнозируют ~17 и ~28-процентное повышение среднего годового размера паводков в прибрежных речных системах Аляски к середине и концу века соответственно. Изменения такого масштаба в гидрологической структуре этих водных бассейнов трансформируют реки и ручьи, поддерживающие жизнедеятельность бесчисленных видов культурного, экономического и рекреационного значения, не последнее место среди которых занимают пресноводные и анадромные лососёвые, обитающие в этих водах или использующие их в репродуктивных целях. «Повышение среднего размера паводков возможно опасно для лосося, потому что они нерестятся осенью и их икра проходит инкубационный период на дне водоёмов во время зимних паводков – объясняет Мэттью Слоат, специалист по рыбной экологии и директор по научным вопросам Центра дикого лосося в Портленде, штат Орегон. – Лосось обычно закладывает икру в гравий настолько глубоко, чтобы она оставалась защищённой от размыва во время наводнений, даже если часть верхнего гравия сдвигается. Однако, если паводки станут более масштабными в будущем, то интенсивность водостока будет размывать дно глубже и может смывать лососевую икру, потенциально снижая численность лосося как для рыболовства, так и для экосистем в целом».

Используя как имеющиеся данные полевых наблюдений, так и метод имитационного моделирования, Слоат и его коллеги оценили, как прогнозируемые изменения в режимах паводков могут повлиять на нерестилища трёх видов лосося – кижуча, кеты и горбуши – в более чем 800 речных бассейнах юго-восточной Аляски к 2040-му и 2080-му годам по сценарию среднего уровня выброса углекислых газов (IPCC A1B). Они также включили в свои модели два возможных варианта развития русел рек в ответ на эти изменения, первый из которых предполагает статическую морфологию, при которой размеры русел остаются в целом неизменёнными, а будущие водостоки – ограниченными существующими руслами, и второй, предполагающий динамичную реакцию, при которой размеры русел деформируются в соответствии с будущими объёмами водостока.

Полученные модели показали, что влияние паводков на нерестилища будет сильно зависеть как от водосборного бассейна, так и от вида лосося. Весьма неожиданным оказалось то, что в большинстве своём, эти различия объясняются топографией местности и степенью геоморфологической сложности ландшафта, то есть опосредованы факторами, влияющими на взаимоотношения водостока и русла, и в меньшей степени повышением среднегодовой величины самих паводков. Так, например, согласно теории о динамичной реакции, прогнозы показали большую потерю нерестилищ в реках с высоким уклоном русла, а также в узких руслах, нежели в более равнинных, незамкнутых ручьях и участках рек. «Степень замкнутости русла имела наибольшее значение в деформации лососевой среды обитания из-за паводков в условиях изменения климата; наши имитационные модели показали, что пойменные зоны помогают ограничить возможные повреждения лососевых нерестилищ во время паводков. То есть, в незамкнутых ручьях, высокие паводки распределяются по пойменной зоне и теряют интенсивность водоносности, которая в других условиях угрожала бы размытием речного ложа, а значит и заложенной в нём лососевой икры» – говорит Слоат.

Из трёх лососёвых видов, рассмотренных в исследовании, кижуч пользуется самым широким спектром нерестовых условий среды, и потому, согласно прогнозам, может пострадать от потери нерестилищ больше других видов: до 9–10% и 13–16% к 2040 и 2080 годам соответственно. Однако, по большей части, потери ограничатся нерестовой средой среднего качества, а именно, замкнутыми участками с высоким коэффициентом падения русла, тогда как нерестилища высокого качества, обычно отличающиеся малым уклоном русла, небольшим врезанием берегов и открытой пойменной зоной, подвергнутся меньшему влиянию. «Кижучу, более чем другим видам, характерна вероятность нереста в крутых и замкнутых речных руслах, и именно такие, а не пологие и открытые русла больше подвержены размыву донного ложа, – объясняет Слоат. – С другой стороны, основной нерест кижуча приходится на ручьи с малым уровнем уклона и пологими берегами, а замкнутая среда с высоким уровнем уклона является менее предпочтительной. Таким образом, паводки, о которых мы говорим, вероятнее всего, повлияют на низкокачественные нерестилища кижуча». В сравнении с кижучем, горбуша и кета, которые нерестятся почти исключительно в незамкнутых участках рек и ручьях с широкой пойменной зоной, испытают потерю лишь малой доли нерестовой среды обитания.

Несмотря на то, что исследование показало меньшее совокупное влияние будущих паводков на Аляске, чем предполагалось ранее, результаты моделирования подчёркивают важность включения долинных и горных геоморфологических характеристик в прогнозирование влияния глобального изменения климата на водные бассейны штата, а также необходимость восстановления и улучшения пойменных равнин в целях сохранения высококачественных нерестилищ лосося, покуда климат на Аляске будет становиться всё теплее и влажнее. «Нам действительно необходимо признать важное значение таких зон как неповреждённые речные поймы, которые естественным путём защищают среду обитания лосося от разрушительного воздействия, вызванного климатическими факторами, такими как паводки, – говорит Слоат. – Если мы сбережём такие зоны, то они, в свою очередь, помогут популяциям лосося устоять перед угрозой изменения климата. В добавок к этому, прогнозирование влияния изменения климата на лосось и водосборные бассейны только частично касается непосредственно климата; чтобы предсказывать влияние паводков и других негативных климатических факторов на лососевые популяции, нам необходимо понять, как климат взаимодействует с речными долинами и руслами лососевых бассейнов».