ВВЕДЕНИЕ 3
Глава 1. Формирование годичного кольца и его строение 5
1.1. Факторы, определяющие величину ежегодного
радиального прироста древесины 8
1.2. Строение годичного кольца и особенности его прироста
в типичных лесостепных условиях Среднерусской возвышенности 16
1.3. Цикличность временных рядов 20
Глава 2. Материалы и методика исследования 22
2.1. Объекты исследования и объём выполненных работ 25
2.1.1. Характеристика условий произрастания объектов 25
2.1.2. Эколого-биологические особенности сосны 29
обыкновенной 39
2.1.3. Эколого-биологические особенности дуба черешчатого 56
2.2. Методика проведённых исследований 60
Глава 3. Анализ радиального прироста и его взаимосвязи с
основными климатическими переменными
3.1. Динамика основных климатических переменных за исследуемый период
3.2. Построение и анализ древесно-кольцевых хронологий
3.2.1. Отклик ранней и поздней древесины на динамику рассматриваемых параметров климата
3.3. Оценка реакции ежегодного радиального прироста древесины на температуру и осадки 1955-2014 гг.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Существенное изменение состояния окружающей среды, наблюдаемое в последние десятилетия, находит отражение на разных уровнях организации экосистем (организменный, видовой, популяционный и т.д.) [2]. По данным многолетних метеорологических наблюдений установлено, что за последнее столетие средняя температура воздуха на Земле увеличилась на 0,74 °С и это не предел её роста; в целом по России этот показатель ещё выше: потепление составило 1,29 °С [17].
Ввиду существенных природно-обусловленных территориальных различий климата, изменение его характеристик неоднозначно и носит ярко выраженный региональный характер. В связи с этим, детализированные исследования по регионам особенно важны.
Данная работа является малой частью многолетних исследований структуры и динамики ежегодного радиального прироста деревьев типичной лесостепной ландшафтной зоны.
Анализ временных рядов радиального прироста позволяет найти ответ на широкий спектр вопросов, связанных с реконструкцией и прогнозированием природно-климатических изменений, а также с динамикой леса. Благо-даря этому, всестороннее изучение особенностей прироста древесины основных лесообразующих пород особенно актуально в наше время.
Предмет исследования: закономерности воздействия основных климатических переменных на ширину годичного кольца.
Цель работы состоит в установлении особенностей влияния климатических характеристик на радиальный прирост сосны обыкновенной и дуба черешчатого в типичной лесостепной зоне.
Достижение поставленной цели осуществлялось путём решения следующих задач:
1. Изучить теоретические аспекты особенностей формирования годичного слоя прироста.
2. Отобрать керны древесины, подготовить их к исследованию и посчитать ширину годичных колец образцов (в том числе ранней и поздней древесины).
3. Выявить закономерности влияния основных климатических переменных (осадков и температуры) на годичный слой прироста в целом, а также на раннюю и позднюю древесину.
Объект исследования: ежегодный радиальный прирост сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) и дуба черешчатого (Quercus robur L.).
Методы исследования: анализ, синтез, измерение, сравнение, описание; экспедиционный, дендрохронологический, статистический, геоинформационный.
Материалы исследования: керны древесины сосны обыкновенной и дуба черешчатого, ряды данных по среднегодовой температуре воздуха и годовому количеству осадков метеостанции «Готня» за 1951-2014 гг.
Научная новизна: изучены керны древесины сосны обыкновенной (14 экземпляров) и дуба черешчатого (18 экземпляров), отобранные на территории ООПТ «Лес на Ворскле».
Практическое значение работы: изучение динамики радиального прироста основных лесообразующих пород юга лесостепи Среднерусской возвышенности позволит в дальнейшем проводить реконструкцию климатических условий прошлого на исследуемой территории и их прогнозирование. Это даёт возможность предвидеть и минимизировать отрицательные последствия изменений климата в природных и агросистемах.
В ходе проделанной работы были изучены теоретические аспекты формирования годичного слоя прироста у хвойных и кольцесосудистых растений, его строение и особенности прироста в условиях типичной лесостепи Средне-русской возвышенности. Установлено, что на рост и развитие годичного кольца оказывает воздействие комплекс внешних и внутренних факторов. Однако в районах с преобладанием одного-двух лимитирующих факторов влияние других условий проявляется несущественно.
Изучение древостоя заповедного участка «Лес на Ворскле» проводилось на примере основных лесообразующих пород умеренной зоны. Согласно описанной выше методике, были отобраны и подготовлены к исследованию 18 кернов древесины дуба и 14 - сосны. По измеренной ширине ежегодного радиального прироста их древесины были построены графические зависимости древесно-кольцевых хронологий от основных климатических переменных. Наиболее показательными оказались образцы древесины № 24, 26, 27 - в отношении сосны, № 4, 8, 11 - в отношении дуба. Значимый региональный климатический сигнал отчётливо проявлялся в приросте ранней древесины образцов дуба № 4, 8, 11, сосны - № 14, 24, 27, поздней древесины № 3, 12, 12А (дуб) и № 20, 21, 27 (сосна).
Сила связи между радиальным ростом древесины изучаемых деревьев, среднегодовой температурой воздуха и годовым количеством осадков, судя по преобладающим значениям коэффициентов корреляции, высокая. Наиболее тесная зависимость выявлена между радиальным приростом и температурными показателями, в отдельных хронологиях коэффициент достигает значения -0,85. При этом ранняя древесина активно реагирует и на осадки, сила связи возрастает до -0,78, что может быть вызвано избытком влаги в период таяния снежного покрова. И лишь в случае с поздней древесиной и атмосферными осадками коэффициент корреляции имеет положительный знак. Возможно, прямая зависимость прироста поздней древесины от количества выпадающих осадков обусловлена высокими температурами, характерными для периода её формирования, которые создают засушливые условия. Поэтому её прирост активно откликается на осадки, то есть увеличение их выпадения способствует росту годичного кольца, в то время как температура воздуха оказывает обратное воздействие, её высокие показатели снижают интенсивность прироста. Кроме того, было выявлено синергетическое воздействие темпера-тур и осадков на ширину годичного кольца дуба и сосны: периоды одновременного их увеличения заметно снижают величину прироста. На представленных графиках выделяются целые периоды угнетения радиального роста исследуемых видов деревьев.
Необходимо отметить, что указанные особенности динамики прироста древесины под влиянием основных климатических переменных, характерны как для дуба черешчатого, так и для сосны обыкновенной. Деревья одинаково реагируют на изменение параметров климата и ширина их годичных колец напрямую зависит от количества выпадающих осадков (в случае с поздней древесиной) и находится в обратной зависимости от температурных показателей (в случае всего годичного слоя прироста и ранней древесины).
Обобщая полученные результаты исследования, можно сделать вывод о том, что общий избыток увлажнения при высоких температурах является лимитирующим фактором, определяющим прирост древесины в районе исследования.
Учитывая существенный отклик ежегодного радиального прироста сосны обыкновенной и дуба черешчатого на многолетнюю динамику средне-годовой температуры воздуха и годовой суммы осадков, территорию заповедного участка «Лес на Ворскле» можно рассматривать как перспективную для будущих дендроклиматических исследований.
На основе установленных закономерностей, можно проводить прогнозирование климатических условий исследуемой территории, что позволит предвидеть и минимизировать отрицательные последствия изменений климата в природных и агросистемах.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
