ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ, 2015, № 4, с. 70-79
ЭВОЛЮЦИЯ ПРИРОДНЫХ СИСТЕМ
УДК 630*187:582.475:551.583.4(234.851)
КЛИМАТИЧЕСКИЙ СИГНАЛ В ДРЕВЕСНО-КОЛЬЦЕВЫХ ХРОНОЛОГИЯХ ЛИСТВЕННИЦЫ НА ЗАПАДНОМ МАКРОСКЛОНЕ ПРИПОЛЯРНОГО УРАЛА1
© 2015 г. А.В. Манов, С.В. Загирова
Институт биологии Коми НЦ УрО РАН Сыктывкар, Россия; manov@ib.komisc.ru,
zagirova@ib.komisc.ru
Поступила в редакцию 05.09.2014 г.
Работа направлена на выявление закономерностей климатически обусловленного колебания древесно-кольцевых хронологий деревьев лиственницы, произрастающей на западном макросклоне Приполярного Урала. Изучение древесно-кольцевых хронологий с применением стандартных дендроклиматических подходов позволило обнаружить реакцию лиственницы на динамику климата. На верхней границе леса отмечается высокая синхронность радиального прироста лиственницы из разных условий местообитания, что свидетельствует о сходстве факторов, влияющих на рост деревьев. Анализ дендрохронологического материала показал, что многолетняя изменчивость индексов прироста лимитирована теплообеспеченностью в период вегетации. Осадки оказывают слабое влияние на изменчивость ширины годичных колец изучаемой породы. Климатический сигнал в древесно-кольцевых хронологиях на исследуемых участках преимущественно обусловлен температурными колебаниями в июне-июле и усиливается во второй декаде июня, что отражает локальную изменчивость климата в пределах западного макросклона Приполярного Урала. С помощью реконструкции колебания летних температур выявлены региональные изменения климата за последние два столетия. Отмечаются периоды похолодания в начале XIX в. и в конце XIX - начале XX в., а также периоды потепления в середине XIX в. и с 20-х гг. XX в. по наши дни.
Ключевые слова: дендроклиматология, Приполярный Урал, верхняя граница леса, лиственница, радиальный прирост, температура воздуха, осадки, вегетационный период, функция отклика, реконструкция климата.
В настоящее время уделяется большое внимание изучению динамики лесов под влиянием изменения климата. Известно, что в экстремальных условиях реакция лесных экосистем на климатические факторы более четко выражена [2, 16]. Однако, метеорологическая ситуация, даже в пределах однородной климатической области, может быть весьма разнообразной. Так, Ю.В. Шалаумо-вой с соавт. [14] для второй половины двадцатого столетия установлен градиент повышения температуры воздуха и осадков в северо-восточном направлении в пределах Уральской горной системы. Можно ожидать, что древесные породы в разных географических точках Урала могут по-разному реагировать на изменения климата. На Приполярном Урале дендрохронологические исследования
1 Работа выполнена при поддержке программы Президиума РАН "Живая природа" (проект № 12-П-4-1018).
активно проводятся на восточном макросклоне [15, 17, 18]. Установлено, что основным фактором, ограничивающим рост лиственницы в условиях холодного и влажного климата, является, прежде всего, недостаток тепла в летние месяцы.
Настоящая работа направлена на выявление закономерностей климатически обусловленного колебания древесно-кольцевых хронологий лиственницы, произрастающей на западном макросклоне Приполярного Урала.
Объекты и методы. Район исследований относится к территории Уральской горной страны в пределах Западно-Приполярноуральской природной провинции [13]. Это наиболее высокая часть горной системы Урала, которая характеризуется развитым среднегорным рельефом с альпийскими формами и ледниками. Климат района холодный и влажный с неустойчивой погодой, что обуслов-
лено воздействием воздушных арктических масс [8].
По данным ближайшей к объектам исследования метеостанции "Кожим-Рудник" среднегодовая температура воздуха составляет -3.5 °C, средняя температура января -18.5 °С. Положительные значения среднемесячных температур отмечены с мая (+2.1 °С) по сентябрь (+5.7 °С). Самый теплый месяц летнего периода - июль (+13.5 °С). Вегетационный период в районе длится 111 дней, с 28 мая по 17 сентября. Сумма эффективных температур (выше +5 °С) равна 1105°. Активная вегетация продолжительностью 78 дней приходится на 15 июня - 24 августа. Сумма активных температур (выше +10 °С) равна 776°. Безморозный период длится с 17 июня по 28 августа. Снежный покров появляется с 1 октября и лежит в равнинной части 214 дней и более в горной. Баланс влаги в районе положительный. Средняя сумма осадков за год составляет 589 мм. В летний период выпадает около трети годовых осадков. В зимний период господствуют ветры юго-восточного направления, в летние - северные [9-11].
Лиственница (р. Larix Mill) на Урале способна произрастать в пессимальных условиях, в под-гольцовом и горно-лесном поясах растительности [3]. В горах Приполярного Урала, по [7], коренные зеленомошные лиственничники развиваются на каменистых почвах, травянистые лиственничники - на почвах маломощных дерново-скрытопод-золистых суглинистых со щебнем горных пород.
Изученные нами лиственничники находятся на трех дендроклиматических участках, имеющих названия соседних географических объектов (рис. 1).
Участок "Водэты" (65°25' с.ш., 60°50' в.д.) расположен на водосборных площадях озера Водэты. Рельеф района представляет долину, с запада и востока ограниченную возвышениями с отметками максимальных высот 434 и 552 м над у. м., соответственно. Поясность растительности на восточном склоне возвышенности представлена горными лиственничниками предлесотундрового типа, на западном склоне - переходами от горных лиственничных лесов предлесотундрового типа к подгольцовым лиственничным редколесьям.
На северо-восточном склоне безымянной высоты 434 м в пределах горно-лесного пояса отбор материала проводили в лиственничнике кустарничково-зеленомошном на высоте 410 м над у. м. Древостой сложный по составу (6Лц4Е), разновозрастный (70-220 лет) и разновысотный (5-16 м), с полнотой - 19.3 м2 га-1. Средняя высота деревьев лиственницы составляет 12 м,
Рис. 1. Карта района исследований. 1 - метеостанции, 2 - участки исследования.
средний ее диаметр - 20 см. Подрост крупный, образован елью (р. Picea A. Dietr.). Количество жизнеспособного подроста - 326 экз. га-1. В подлеске отмечена береза карликовая, жимолость, можжевельник и шиповник. Под пологом древостоя проективное покрытие растений не превышает 40%. Здесь в травяно-кустарничковом ярусе господствуют кустарнички, среди них наиболее обильны черника и голубика. Моховой покров хорошо развит, суммарное проективное покрытие -около 80%. В нем господствуют зеленые мхи. Тип условия местообитания - свежий.
На северо-западном склоне безымянной высоты 552 м материал отбирали в горно-лесном поясе в лиственничнике разнотравно-зеленомошном на высоте 510 м над у. м. Древесный ярус состоит из лиственницы и ели (состав 5Лц5Е). Древостой разновозрастный (60-110 лет), разновысотный (513 м) с полнотой 14.7 м2 га-1. Средняя высота деревьев лиственницы - 12 м, средний ее диаметр -22 см. Подрост преимущественно еловый крупной категории. Количество его невелико - 158 экз. га-1. На открытых участках, между далеко стоящими друг от друга деревьями, отмечены куртины березы карликовой высотой 0.9-1.3 м. Под пологом древостоя отмечены жимолость, можжевельник и ива. Напочвенный покров мозаичный. Травяно-кустарничковый ярус довольно хорошо выражен, его общее проективное покрытие составляет
60%. Явного доминанта в этом ярусе нет. Высоким обилием и постоянством характеризуются щучка дернистая, осока буроватая, золотарник обыкновенный и горец змеиный. В напочвенном покрове господствуют зеленые мхи. Тип условия местообитания - свежий.
Отбор материала проводили также на этом склоне на высоте 530 м над у. м. в подгольцовом поясе в кустарничково-зеленомошном лиственничном редколесье. В чистом по составу редколесье средняя высота деревьев составляет 6 м, средний диаметр - 10 см, возраст достигает 140 лет. Встречаются куртины низкорослой ивы и березы карликовой. В травяно-кустарничковом ярусе с проективным покрытием 40% доминирует голубика. Проективное покрытие мохового яруса - 100%, в нем преобладают зеленые мхи. Тип условия местообитания - сухой.
Участок "Яптикнырд" (65°25' с.ш., 60°18' в.д.) расположен на северном склоне хребта с одноименным названием. Поясность растительности в районе исследования представлена переходами от горных лиственничных лесов предлесо-тундрового типа к подгольцовым лиственничным редколесьям.
В горно-лесном поясе отбор материала проводили в чернично-зеленомошном редколесном лиственничнике на высоте 510 м над у. м. Редколесье представлено отдельно стоящими крупными деревьями лиственницы. Средняя их высота 14 м, средний диаметр - 26 см. Единично встречается подрост ели средней категории крупности. Встречается береза карликовая и можжевельник. В травяно-кустарничковом ярусе с проективным покрытием 60% доминирует черника. Проективное покрытие мохового яруса - 100%, в нем преобладают зеленые мхи. Тип условия местообитания - свежий.
Также материал отбирался в подгольцовом поясе кустарничково-зеленомошного лиственничного редколесья на высоте 580 м над у. м. Редколесье чистое по составу. Средняя высота деревьев 7 м, средний диаметр - 14 см, возраст - до 190 лет. Встречаются куртины можжевельника высотой до 1 м. В травяно-кустарничковом ярусе с проективным покрытием 50% доминируют голубика и водяника. Отмечен сплошной моховой покров с преобладанием зеленых мхов. Тип условия местообитания - сухой.
Участок "Межгорные озера" (65°16' с.ш., 59°39' в.д.) расположен на юго-западном склоне хребта Западные Саледы в километре от системы озер. Исследования проводились в подгольцовом поясе в разнотравном лиственничном редколесье на высоте 600 м над у. м. Состав редколесья 10Лц.
Средняя высота деревьев - 5 м, средний диаметр -8 м, возраст - до 230 лет. Из древесных растений встречаются также рябина и низкорослая форма березы. Травяно-кустарничковый ярус хорошо развит, общее проективное покрытие его составляет более 50%, высота растений - до 30 см. В его составе встречается с высоким обилием луговик извилистый, горец змеиный и золотарник обыкновенный. Мо
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.