ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ГРАДИЕНТОВ (ТРАНСЕКТ) В ДЕНДРОКЛИМАТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
Бабушкина Е.А. (ХТИ - филиал СФУ, г. Абакан. РФ)
Application of transect method in dendroclimatic researches is considered. Classification of transects and areas of their application is shown. Research of limiting factors change along regional and local transects in Southern Siberia is carried.
Изучение климата Земли является в последнее время очень важной задачей. На помощь данному направлению пришла дендроклиматология. В дендроклиматологии для изучения и реконструкции климата широко используется анализ древесно-кольцевых хронологий по пространственным трансектам, то есть с расположением мест сбора образцов вдоль линии, чаще всего высотного или широтного направления. Пространственные исследования различаются по характеру и по масштабам проводимых работ. По характеру работ можно разделить задачи пространственной реконструкции климата с целью выявления особенностей климата в регионе и его изменения, выявления функций отклика в различных климатических зонах для определения лимитирующих факторов климата вдоль трансекта, исследования смены растительного покрова в пространстве и т.д. [1-3]. По масштабу трансекты делятся на глобальные, региональные и локальные.
С 1990 года ведутся работы в рамках геосферно-биосферной программы для изучения глобальных изменений на международном уровне. В рамках этой программы разработаны проекты для изучения экосистем вдоль меридиональных трансектов. Целью одного из основных проектов – проекта PAGES (Прошлые Глобальные Изменения) – является изучение и моделирование изменений на Земле в прошлом с разным временным разрешением (за последние 250 тыс. лет с разрешением в 100 лет, за последние две тысячи лет – год или сезон) [4]. Исследования в рамках PAGES скоординированы по трем глобальным трансектам Полюс – Экватор – Полюс (PEP-I, PEP-II, PEP-III). Районы Сибири, Урала и Дальнего Востока составляют наиболее важную часть территории Азиатско-Австралийского трансекта (PEP-II). На территории России в течение нескольких лет выполняются комплексные национальные программы «Глобальные изменения среды и климата» и «Арктика» [4].
В рамках Международного циркумполярного субарктического дендроклиматологического проекта (МЦСДП) происходит изучение климата в глобальном трансекте – циркумполярной области Северного полушария. По изучению территории России в рамках этого проекта был разработан Сибирский субарктический дендроклиматологический проект (ССДП), который явился одной из наиболее важных составляющих (протяжённость около 5000 км) циркумполярного трансекта [2,5]. В предыдущем пункте приведены некоторые исследования, вошедшие в проект ССДП.
Для изучения факторов внешней среды в пределах отдельно взятых территорий проводится сравнительный анализ древесно-кольцевых хронологий вдоль региональных трансектов. Например, для изучения изменений климата и функции отклика растений на эти изменения в Средней Сибири был заложен Енисейский трансект [5], в Западной Сибири профиль по Уральской горной цепи [1]. В результате данных работ было установлено, что трансекты, несмотря на сходство их расположения, различаются сменой условий произрастания деревьев, что обусловлено особенностями рельефа. Для Енисейского трансекта свойственен градиент температуры, а для Уральского – жесткие условия произрастания деревьев на всех участках на верхней границе леса. В данное время эти меридиональные трансекты являются наиболее изученными (в России) в дендроклиматологическом отношении.
Пример использования регионального трансекта приведен в работе Линдхольма с соавторами [6], где рассматриваются древесно-кольцевые хронологии (1000 лет длиной) живых и мертвых деревьев обыкновенной сосны, произрастающей в Финляндии. Трансект располагается в меридиональном направлении, так что северный участок сбора материала расположен на северной границе леса, а южный – в зоне южной тайги. Авторами отмечен факт инверсии климатического сигнала вдоль трансекта, например, наличие периодов, благоприятных для южной хронологии и неблагоприятных для северной. Показано, что изменчивость хронологий возрастает по мере повышения экстремальности условий, т.е. с юга на север. Кроме того, авторы продемонстрировали смену лимитирующего климатического фактора вдоль трансекта: для северной хронологии это температура, для южной – осадки.
Локальные трансекты, или профили, закладываются для изучения закономерностей изменения лесных экосистем под влиянием климата и антропогенных факторов в зависимости от локальных условий произрастания. Они обычно закладываются в экстремальных районах (верхняя или нижняя граница распределения видов и их популяций, северные и южные склоны гор, прибрежные местообитания и др.). Локальные трансекты позволяют более качественно проводить реконструкцию климатических и других внешних факторов, определяющих прирост древесных растений для взятой территории [1,7].
Например, Л. Мозер и другие авторы исследовали изменчивость сроков начала и окончания вегетационного сезона европейской лиственницы вдоль локального высотного трансекта в Швейцарских Альпах [8]. Трансект пересекает горную долину, включая в себя ее северный и южный склоны, и находится на высотах от 1350 до 2150 м над уровнем моря. Авторами исследованы зависимости сроков вегетационного сезона лиственницы и длительности процессов формирования древесины как от высоты, так и от ориентации склона. Показано, что дата начала вегетационного сезона изменяется на 3-4 дня при изменении высоты на 100 м. Конец вегетационного сезона, напротив, практически не зависит от высоты. Аналогичным образом сроки начала и конца формирования годичного кольца зависят от ориентации склона в связи с разницей в температуре и инсоляции.
В наших исследованиях мы использовали региональный высотный трансект (перепад высот от 440 до 1100 м над ур. м.) и локальный трансект (орографический профиль склона, переходящий в низинную часть с участком поймы ручья); трансекты проложены на юге Красноярского края и в Республике Хакасия. В анализе использовали керны живых деревьев Pinus sylvestris, Larix sibirica, Pinus sibirica на участках макротрансекта и Pinus sylvestris, Larix sibirica, Pecea obovata на микротрансекте.
На основании проведенного анализа регионального трансекта сделан вывод, что определяющим фактором роста деревьев в лесостепи является степень увлажнения начала вегетационного периода. На верхней границе леса таким фактором является температура середины вегетационного периода. На переходных участках в древесно-кольцевых хронологиях присутствует как температурный сигнал, так и сигнал на увлажнение. При рассмотрении микротрансекта (локального) также выявлены различия в климатическом отклике радиального прироста, что в идентичных погодных условиях указывает на подавляющее влияние места произрастания, характерное для районов, не имеющих жесткого лимитирования.
Итак, использование в дендроклиматическом анализе метода трансектов позволяет исследовать влияние на радиальный прирост того или иного фактора (группы факторов), изменяющегося вдоль линии трансекта, а также исследовать климатические изменения и получать необходимые данные для дендроклиматических реконструкций.
Литература
1. Шиятов, С. Г. Дендрохронология верхней границы леса на Урале. / С. Г. Шиятов. – М.: Наука, 1986. – 136 с.
2. Ваганов, Е. А. Дендроклиматические исследования в Урало-Сибирской Субарктике / Е. А. Ваганов, С. Г. Шиятов, В. С. Мазепа. – Новосибирск: Сиб. изд. РАН, 1996. – 324 с.
3. Hughes, M. K. Tree Rings and Climate – Sharpening the Focus / M. K. Hughes, T. W. Swetnam, H. F. Diaz // Eos. – 2004. – V. 85. – P. 303-304.
4. Hughes, M.K. Tree rings and the challenge of global change research / M. K. Huges //Tree rings: from the past to the future. Proceedings of the International Workshop on Asian and Pacific Dendrochronology: FFPRI Scientific Meeting Report. – Tsukuba (Japan), 1995. V. 1. – P. 1-8.
5. Ваганов, Е. А. Роль дендроклиматических и дендрогидрологических исследований в разработке глобальных и региональных экологических проблем (на примере азиатской части России) / Е. А. Ваганов, С. Г. Шиятов // Сибирский экологический журнал. – 1999. – № 2. – С. 111-116.
6. Lindholm, M. A ring-width chronology of Scots pine from northern Lapland covering the last two millennia / M. Lindholm, M. Eronen, M. Timonen, J. Merilainen // Ann. Bot. Fennici. – 1999. – N 36. – P. 119-126
7. Schweingruber, F. H. Tree-rings and Environment. Dendroecology / F. H. Schweingruber. – Birmensdorf, Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Researches. – Bern; Stuttgart; Vienna: Haupt., 1996. – 609 p.
8. Moser, Li A. Timing and duration of European larch growing season along altitudinal gradients in the Swiss Alps / Li A. Moser, P. Fonti, U. Buntgen, J. Esper, J. Luterbacher, Il L. Franzen, D. Frank // Tree Physiol. – 2010. – V. 30. – N. 2. – P. 225-233.