ДЕНДРОКЛИМАТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ ПРИВОЛЖСКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ УЛЬЯНОВСКОЙ ОБЛАСТИ


Цитировать

Полный текст

Аннотация

В статье приведены результаты анализа годичных колец сосны обыкновенной, произрастающей на территории Приволжской возвышенности (Тереньгульский район, Ульяновская область). Было исследовано 10 деревьев, средний возраст которых составил 157 лет, максимальный 182 года. На основании хронологий прироста модельных деревьев пробной площади была получена одна обобщенная древесно-кольцевая хронология ULN (1837-2012 гг.), длительность ряда составила 176 лет. В построенной хронологии были выявлены годы с минимальным приростом: 1839, 1891, 1921, 1943, 1984, 2010; с максимальным: 1854, 1857, 1886, 1919, 1951, 1990. Наибольший подъем роста наблюдался в 1943-1952 гг. Вейвлет анализ в хронологии выявил циклы с периодом в 13 и 20 лет. Корреляционный анализ показал положительный отклик годичных колец на осадки июня и температуру января. Чувствительность сосны Приволжской возвышенности Ульяновской области к недостатку осадков в летний период характеризует её дендроклиматический потенциал для реконструкции засух Поволжья.

Полный текст

Представляется важным выявить реакции лесных экосистем на изменение климата на локальном уровне. Наиболее удачным объектом для оценки таких процессов являются хвойные деревья, которые благодаря своим годичным кольцам способны фиксировать различную экологическую информацию [1-3]. В научной литературе накоплен значительный фактический материал по влиянию климатических факторов на радиальный рост деревьев, тем не менее, современных сведений о приросте деревьев на территории Ульяновской области фактически нет. Ближайшей территорией, на котором были проведены дендроклиматические исследования, является Жигулевский заповедник Самарской области [4]. Здесь авторами на основе изучения старовозрастной популяции сосны был обнаружен положительный отклик радиального прироста на количество осадков февраля и августа. В нашей работе была предпринята попытка определить основные климатические показатели, оказывающие значительное влияние на радиальный прирост хвойных деревьев на данной территории. Целью нашего исследования явилась оценка связи природно-климатических факторов с годичным радиальным приростом сосны обыкновенной, произрастающей на территории Приволжской возвышенности Ульяновской области. ОБЪЕКТ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ Дендрохронологические исследования проводились в сосново-дубовом лесу (5Д3Б2С) расположенном в междуречье р. Баромытка и р. Молвино Тереньгульского района Ульяновской области (N53.79877, E48.37055, высота над уровнем моря 210 м) (рис. 1). Отбор кернов проводился возрастным буром на высоте 1,3 м от шейки корня у 10 сосен по методике, описанной в работе [5]. Для измерения ширины годичных колец с точностью 0.01 мм использовали полуавтоматическую установку Lintab-6 и программное обеспечение TSAPWin [6]. С помощью программы Cofecha [7] проводился контроль качества измерений и поиск выпадающих и ложных колец. Для удаления возрастного тренда и осреднения серий в безразмерные хронологии использовалась программа Arstan [8]. Возрастной тренд удалялся с помощью отрицательной экспоненты. Индексированные значения получались делением значения ширины кольца в каждый год на значение аппроксимирующей функции в этот год. Анализ древесно-кольцевой хронологии был проведен в пакете dplR среды статистического анализа R [9]. У хронологии был определен выраженный сигнал популяции (EPS) и отношение «сигнала к шуму» (SNR) [10]. Для выявления цикличности временных серий был применён вейвлет анализ. Для анализа отклика радиального прироста деревьев на климатические условия использовались стандартные хронологии и данные среднемесячной температуры воздуха и количества осадков метеостанции Инза (WMO ID 27872), расположенной в 130 км от пробной площадки. Связь радиального прироста деревьев с погодными факторами была проанализирована с помощью ранговой корреляции Спирмена в программе Past [11]. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Подсчет годичных колец показал, что максимальный возраст деревьев составил 182 года, минимальный - 132. На основании хронологий прироста модельных деревьев пробной площади была получена одна обобщенная древесно-кольцевая хронология ULN (1837-2012 гг.), длительность ряда составила 176 лет (рис. 2). В среднем на всю длину ряда показатели EPS и SNR достигли значений 0.91 и 9.8 соответственно. В построенной хронологии были выявлены годы с минимальным приростом: 1839, 1891, 1921, 1943, 1984, 2010; с максимальным: 1854, 1857, 1886, 1919, 1951, 1990. Наибольший подъем роста наблюдался в 1943-1952 гг. Вейвлет анализ в хронологии выявил циклы с периодом в 11-13 и 20-22 лет. Таким образом, большая часть циклических изменений радиального прироста деревьев связана с солнечной активностью (22 летний цикл Хейла и 11-летний цикл Швабе-Вольфа). Анализ климатических данных ближайшей к изучаемому местообитанию метеостанции Инза за последние 50 лет показал явно выраженные тренды увеличения среднегодовой температуры и суммы осадков. Для температуры воздуха положительный тренд составил 0.04º С/год, а для суммы осадков 1.5 мм/год. Наблюдаемое изменение климата на территории региона происходит за счет зимне-весеннего периода времени. Для выявления основных климатических факторов, определяющих прирост сосны исследуемого района, был проведен корреляционный анализ индекса прироста со среднемесячной температурой воздуха и осадками за период с сентября предыдущего года по август текущего включительно. Установлена статистически значимая положительная связь радиального прироста сосны с количеством осадков июня (R = 0.43, р = 0.003) и со среднемесячными температурами января и февраля (R = 0.48, р = 0.001 и R = 0.44, р = 0.003 соответственно). Помимо этого, была обнаружена слабая реакция радиального прироста на среднюю месячную температуру мая (R = - 0.35, р=0.02). Таким образом, минимальный прирост годичных колец сосны будет наблюдаться в условиях сухого лета и прохладной зимы. Положительная связь между приростом деревьев и количеством осадков за июнь указывает на большое значение почвенной влаги в период, когда происходит начало и кульминация роста клеток ксилемы. Также интересным является положительный отклик годичных колец сосны на зимнюю температуру. Вероятно, в теплую зиму происходит незначительное промерзание почвы, поэтому весной у деревьев может наблюдаться ранний старт ксилогенеза. В заключении хотелось бы отметить, что сосна Приволжской возвышенности Ульяновской области чувствительна к недостатку осадков в летний период, поэтому она обладает большим дендроклиматическим потенциалом, например для реконструкции засух Поволжья. Рис. 1. Карта местоположения исследуемого участка (правый пунсон - пробная площадка, левый пунсон - метеостанция «Инза») Рис. 2. Обобщенная хронология ULN по сосне обыкновенной (1837-2012 гг.) - тонкая линия, сглаженное среднее (размер окна 6 лет) обобщенной хронологии показано более толстой линией. Заливкой показан интервал, в котором находятся минимальные и максимальные значения индивидуальных индексов прироста, а также интервал их 25% и 75% квантилей
×

Об авторах

Павел Юрьевич Искандиров

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: monboruum@gmail.com
аспирант

Денис Владимирович Тишин

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: dtishin@kpfu.ru
кандидат биологических наук, доцент кафедры общей экологии

Нелли Александровна Чижикова

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: kukumarian@gmail.com
кандидат биологических наук, доцент кафедры моделирования экосистем

Список литературы

  1. Шиятов С.Г. Дендрохронология верхней границы леса на Урале. М.: Наука, 1986. -137 с.
  2. Комин Г.Е. Применение дендрохронологических методов в экологическом мониторинге лесов// Лесоведение. 1990. № 2. с. 3-11.
  3. Ваганов Е.А., Шиятов С.Г., Мазепа В.С. Дендроклиматические исследования в Урало-Сибирской Субарктике. - Новосибирск: Наука, 1996. - 246 с.
  4. Тишин Д.В., Чижикова Н.А., Мацковский В.В. Дендрохронологические исследования Pinus sylvestris L. Жигулевского государственного природного биосферного заповедника имени И.И. Спрыгина // Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии. 2018. №4-2. С. 69-71.
  5. Шиятов С.Г. Методы дендрохронологии. Красноярск: КрасГУ, 2000. 80 с.
  6. Rinn, F. TSAPWin - Time Series Analysis and Presentation for Dendrochronology and Related Applications, Version 0.53, User Reference. - Heidelberg, 2005. - 91 pp.
  7. Holmes R.L. Computer-assisted quality control in tree-ring dating and measurement. Tree-Ring Bulletin 1983. vol. 43. c.69-78
  8. Holmes R.L. Users Manual for Program ARSTAN, in Tree-Ring Chronologies of Western North America: California,Eastern Oregon and northern Great Basin. by Laboratory of TreeRingResearch, The University of Arizona, 1986. pp. 50-65.
  9. Bunn, A.G. dplR: Dendrochronology Program Library in R. R package version 1.5.6 [электронный ресурс] / A.G. Bunn, M. Korpela, F. Biondi, F. Campelo, P. Merian, F. Qeadan, Ch. Zang. 2012. URL: http://CRAN.R-project.org/package=dplR.
  10. Wigley T. M. L., Briffa K. R., Jones P. D. On the average value of correlated time series, with applications in dendrochronology and hydrometeorology // J. of Climate and Applied Meteorology. - 1984. - Vol. 23. - P. 201-213.
  11. Hammer O. PAST: Palaeontological statistics software package for education and data analysis // Palaentologia Electronica. - 2001. - Vol. 4, issue 1. - P. 1-9.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Искандиров П.Ю., Тишин Д.В., Чижикова Н.А., 2019

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах