Дендроиндикация возможных изменений климата

В последнее время происходят значительные изменения в состоянии окружающей природной среды, которые могут иметь непосредственное влияние на скорость роста основных лесообразующих пород. К таким изменениям относятся прежде всего возможные антропогенные изменения климата в сторону потепления. Возможной причиной потепления климата считается повышение концентрации углекислого газа в атмосфере, связанное со сжиганием все возрастающих год от года количеств топлива органического происхождения. Теоретически повышение концентрации двуокиси углерода в атмосфере, как основная причина парникового эффекта, вместе с потеплением должно приводить к интенсификации процесса фотосинтеза у древесных растений и, как следствие, к увеличению продуктивности лесов. Однако в современных условиях леса подвергаются воздействию не только парникового эффекта. Существует локальное, региональное и глобальное загрязнение атмосферы, действующее в противоположном направлении и могущее скрыть эффект потепления и увеличения концентрации углекислого газа.

При выявлении долговременных тенденций роста насаждений древесных растений могут быть использованы данные трех основных источников информации (Spiecker et al. (eds), 1996) и соответственно три группы методов анализа: данные постоянных пробных площадей, данные таксации насаждений в процессе лесоустройства за ряд последовательных интервалов времени и данные дендрохронологического анализа.

Все эти три группы методов имеют свои достоинства и недостатки. Постоянных пробных площадей с длительным, регулярным наблюдением за процессами роста и длинными рядами данных очень мало как в России, так и за рубежом. Интервал времени, который охватывают такие наблюдения, достаточно ограничен, существуют единичные пробные площади с интервалом наблюдений более 80-100 лет. Материалы последовательных во времени лесоустройств также ограничены во времени. Кроме этого, здесь возникает очень сложная проблема сопоставимости данных, полученных в разные периоды времени, так как со временем очень значительно изменялись инструкции, методы и правила лесоинвентаризации, вплоть до изменений в расчетных формулах и применяемых при таксации лесов нормативно-справочных документах. На этом фоне достаточно привлекательно выглядят данные о росте насаждений древесных растений, получаемые при дендрохронологическом анализе. Однако и они имеют известные ограничения, важнейшим из которых является проблема удаления из дендрохронологического ряда возрастного тренда. Кроме этого, на радиальный прирост деревьев сильно влияет индивидуальная история их роста, определяемая, прежде всего, конкуренцией с соседями. Однако эти ограничения могут быть успешно устранены с помощью, во-первых, специального метода представления и анализа дендрохронологических данных и, во-вторых, специального выбора объектов исследования.

При выявлении долговременных тенденций роста насаждений древесных растений дендрохронологическим методом прежде всего необходимо удалить возрастной тренд в рядах радиального прироста. Для этого будет использован метод экологической реконструкции ростового процесса. Суть метода заключается в том, что для выявления тенденций в росте дендрохронологические данные разных деревьев будут сгруппированы по возрастным группам с учетом календарного года образования прироста. В том случае если насаждение разновозрастное, возникает возможность сравнить радиальный прирост деревьев, образовавшийся в одном и том же возрасте, но в разные календарные годы. Это дает возможность полностью и объективно удалить из анализа влияние на динамику радиального прироста такого важного фактора как возраст. Выявленный в результате такого анализа тренд имеет своей причиной совокупность факторов внешней среды.

Выбор объектов исследований позволяет резко сократить возможное число факторов, влияющих на рост насаждений сосны обыкновенной и практически достоверно выделить возможное влияние изменений климата на процесс роста.

В качестве объектов исследований нами выбраны насаждения сосны обыкновенной на Северо-Западе Кольского полуострова (Мурманская область). Эти насаждения имеют следующие принципиально важные для решения поставленной задачи характеристики.

Во-первых, по прогнозам климатологов (Будыко, 1977), если потепление климата будет иметь место, то это произойдет в первую очередь и наиболее явно в высоких широтах. Поэтому насаждения сосны обыкновенной, расположенные на Северо-Западе Кольского полуострова (Мурманская область), в первую очередь испытают на себе эти изменения и именно здесь они могут быть выявлены ранее, чем где-нибудь в другом месте.

Во-вторых, в данном географическом районе проходит граница распространения сосны обыкновенной как биологического вида. Известно, что на границе своего ареала биологический вид наиболее чувствителен к вариациям факторов среды обитания, особенно - лимитирующих. На северной границе ареала сосны обыкновенной лимитируют рост насаждений прежде всего суровые климатические условия, поэтому их даже незначительное улучшение может иметь результатом существенное изменение прироста, которое может быть в этом регионе достоверно зафиксировано.

В третьих, насаждения сосны обыкновенной в выбранном регионе абсолютно разновозрастные, что, как указывалось выше, является необходимым условием успешного удаления возрастного тренда из рядов дендрохронологических данных методом экологической реконструкции.

В четвертых, насаждения сосны обыкновенной в выбранном регионе имеют низкую полноту, поэтому влияние на динамику роста насаждений внутриценотических взаимосвязей и, прежде всего, конкуренции в данном регионе минимально.

В пятых, насаждения сосны обыкновенной в выбранном регионе длительное время находятся в климаксовом состоянии, поэтому влияние на динамику роста насаждений изменений в плодородии местообитаний в результате сукцессионных смен растительности минимально.

В шестых, насаждения сосны обыкновенной в выбранном регионе никогда не были объектом хозяйственной деятельности, поэтому здесь полностью отсутствует ее влияние на динамику роста насаждений, которое имеет такое большое значение для стран Европы и так сильно затрудняет там выявление тенденций роста.

На основании вышеизложенного можно заключить, что если в выбранном регионе будет выявлена тенденция в росте насаждений сосны обыкновенной, то с большой вероятностью она будет иметь своей причиной изменение климата, по крайней мере, регионального масштаба.

Результаты анализа долговременных тенденций роста насаждений сосны обыкновенной Северо-Западной части Кольского полуострова по пяти возрастным группам представлены на рис. 16-20.

Результаты анализа долговременных тенденций роста сосны обыкновенной на Северо-Западе Кольского полуострова показывают наличие достаточно достоверного увеличения средней ширины годичных колец у деревьев всех возрастных групп по 50-летним временным интервалам. Коэффициенты детерминации трендов радиального прироста варьируют в пределах 52-90%, что свидетельствует о их достаточно высокой статистической достоверности.

В большинстве случаев увеличения со временем ширины годичных колец деревьев, представленных на рисунках, наибольший средний прирост наблюдается в последний интервал времени (начиная с 1951 года). Для оценки интенсивности увеличения прироста деревьев сосны обыкновенной в последние десятилетия было проведено сравнение среднего прироста за период времени до и после 1950 года, результаты такого анализа представлены в табл.23.

Из данных табл. 23 следует, что средний радиальный прирост деревьев сосны обыкновенной за последние десятилетия достоверно увеличился. Кратность увеличения прироста после 1950 года определяется возрастом деревьев, так наиболее сильно ростовая тенденция выражена у деревьев младшей возрастной группы как наиболее чувствительной

Таблица 23

Поиск по сайту: