ИЗВЕСТИЯ РАИ. СЕРИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ, 2007, № 4, с. 54-65
= ПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ И ДИНАМИКА ГЕОСИСТЕМ =
УДК 577.46:49.591.543.4
КЛИМАТОГЕННАЯ ДИНАМИКА СЕЗОННОЙ АКТИВНОСТИ БИОТЫ ВОСТОКА РУССКОЙ РАВНИНЫ В XX СТОЛЕТИИ
© 2007 г. А. Н. Соловьев
Всероссийский ИИИ охотничьего хозяйства и звероводства Поступила в редакцию 30.05.2005 г.
Изложены результаты сопряженного анализа климатических и биофенологических данных по г. Вятке (Кирову) за 113 лет (1890-2003 гг.). Показана очевидная согласованность климатической и фенологической тенденций как по срокам наступления пороговых значений среднесуточных температур и фенофаз у растений и насекомых, так и по величине их трендов за столетие. Большинство исследованных видов растений проявило устойчивую тенденцию смещения к более ранним срокам начала вегетации, зацветания и зеленения. Наиболее выражена она у рано вегетирующих видов. Неравнозначность величины трендов дат наступления фенологических явлений обусловлена разной степенью детерминированности термическим фактором отдельных фаз и явлений, влиянием фотопериодического и других факторов. При общем за столетие отрицательном тренде средние даты начала вегетации, зацветания, созревания плодов у растений, средние даты завершения зимней диапаузы у насекомых и весеннего прилета птиц синхронно смещались к более поздним значениям лишь в относительно прохладный период 1940-1960 гг. По большинству ранневесенних биофенологических явлений значения трендов за столетие в условиях урбанизированного ландшафта не превысили принятую автором гипотетическую величину позднеголоценового палеофенологического тренда в 14 дней.
Введение. Экологические показатели отдельных регионов чрезвычайно важны для понимания глобальных биосферных процессов и явлений, их знание определяет объективность прогнозных концепций глобальных изменений природной среды [9].
Смещение сроков наступления сезонных явлений в жизни растений и животных служит показателем их реакции на изменения климатических условий среды. Анализ результатов многолетних фенологических наблюдений позволяет выявлять характер реакции различных организмов на те или иные климатические тенденции, в частности, на современное потепление.
С конца XIX столетия на всех (особенно в высоких) широтах Северного полушария наблюдалось постепенное повышение температуры. За XX столетие здесь потеплело на +0.5° [5]. Повышение среднегодовых температур воздуха, ускорившись в 1910-х годах, достигло первого максимума в конце 1930-х-начале 1940-х годов, составив около 0.6°С. Затем до середины 1960-х годов наблюдалось некоторое снижение глобальной температуры воздуха на 0.3°С, после чего вновь продолжилось повышение температуры. При этом отмечается преимущественно зимнее потепление [3, 6].
В предыдущие фазы похолоданий наибольшее понижение температур приходилось на зиму (январь), а в фазы потеплений больше повышались средние температуры лета (июль) [1]. Современ-
ное же потепление характеризуется повышением, главным образом, зимних температур [3, 6]. Например, по г. Казань за 1856-1997 гг. наибольший рост температуры воздуха был отмечен в декабре (0.25°), а наименьший - в июле (0.004°/10 лет) [14]. Самая холодная зима была в 1968 г., а самые теплые - в 1994 и 2001 гг. Последняя четверть XX столетия оказалась началом периода теплых зим.
Животные и растения адекватно реагируют на эти изменения, приспосабливаясь к ним в пределах диапазона своих адаптационных возможностей, в частности, изменяя сроки сезонной активности. Как было подмечено еще Г.Э. Шульцем [24], а затем подтверждено О.И. Семеновым-Тян-Шанским [17], устойчивость сроков наступления фенофаз у растений неодинакова и меняется на протяжении сезона: наиболее устойчивы в сроках наступления июньские и июльские явления - амплитуда их крайних значений лежит в пределах 15-30 дней при среднем квадратичном отклонении (а) ±5-10 дней. Даты наступления ранневесенних и позднелетних явлений более изменчивы. Их амплитуды составляют в мае 23-26, в августе -28-37 дней, а а соответственно ±6-13 и ±10-14 дней. Эту особенность О.И. Семенов-Тян-Шанский [17] объясняет разным характером накопления суммы эффективных температур - весной она нарастает медленно, с большой вероятностью задержек из-за неустойчивости погоды, а летом (июль) сумма эффективных температур увеличивается быстро и относительно устойчиво.
Наибольшую связь с температурным фактором обнаруживают фитофенологические явления в наземных сообществах. Значительно слабее коррелируют с температурным режимом сезонные явления у животных, у которых они опосредованы вторичными агро- и гидрометеорологическими явлениями (снеготаяние, вскрытие водоемов, оттаивание почвы и др.), трофическим фактором, а также особенностями онтогенеза.
Современное глобальное потепление климата отразилось на сроках наступления сезонных явлений на всех континентах Северного полушария. Причем, общие направления фенологической тенденции везде одинаковы - смещение к более ранним срокам наступления весенних явлений и к более поздним - осенних. Смещение сроков к более раннему началу биологической весны до 8 дней за 1969-1998 гг. установлено по всей Европе [27, 28] и на 6 дней с 1959 по 1993 гг. - в Северной Америке [33]. Даже в средиземноморских экосистемах за вторую половину XX столетия средние даты наступления сезонных явлений существенно изменились - у листопадных видов деревьев листья стали распускаться на 16 дней раньше, а опадать -на 13 дней позднее [31].
Анализ фенологических данных общеевропейской сети Международных фенологических садов (IPG) на территории от Скандинавии до Македонии за период с 1959 по 1993 г. показал, что за этот период сроки наступления таких весенних событий, как развертывание листьев и зацветание, сместились на 6 дней к более ранним датам. В целом наступление весенних стадий, как правило, характеризуется отрицательными трендами, а начало осени постепенно смещается к более поздним срокам. В результате продолжительность вегетационного периода увеличилась на 11 (10.8) дней [29].
За два последних десятилетия XX века сельскохозяйственный сезон удлинился на 18 дней в Евразии и на 12 дней - в Северной Америке. В Германии с 1951 по 1999 г. весенние фазы исследованных видов деревьев сдвинулись к более ранним срокам на 5-20 дней, а продолжительность вегетации увеличилась в среднем на 10 дней [32]. На Русской равнине сроки развертывания первых листьев в березы бородавчатой (Betula pendula Roth.) сместились на 5-10 дней к более ранним значениям [12].
Тесную связь сроков наступления первых фе-нофаз у растений (распускание листьев, зеленение, зацветание) показал анализ почти 70-летних рядов (с 1937 г.) по Печоро-Илычскому заповеднику). Величина трендов смещения средних дат к концу XX столетия (1991-1999 гг.) по сравнению с его серединой (1936-1960 гг.) в Северном Пред-уралье по началу зеленения березы пушистой (B. pulescens Ehrh.), черемухи (Padus avium Mill.),
шиповника иглистого (Rosa acicularis Lindl.), рябины обыкновенной (Sorbus aucuparia L.), жимолости Палласа (Lonicera pallasii Ledeb.) составила -3-7 дней, по началу зацветания 13 древесно-кустарниковых и травянистых видов - от -4 до +4 дней. Пожелтение листьев у березы стало начинаться на 14 дней раньше, а листопад стал заканчиваться на 6 дней раньше. Существенно изменились и сроки прилета некоторых видов птиц. Грач (Corvus frugilegus L.) и кряква (Anus platy-rhynchos L.) стали прилетать на 8 дней раньше, пе-ночка-теньковка (Phylloscopus collybita (Vieill.)) - на 5 дней, деревенская ласточка (Hirundo rustica L.) - на 10 дней, пуночка (Plectrophenax nivalis L.) стала появляться на 4 дня раньше, большой крохаль (Mergus merganser L.) - на 3 дня. У белой трясогузки (Motacilla alba L.), чирка-свистунка (Anas crecca L.), гуменника (Anser fabalis L.), гоголя (Bucephala clangula L.) величина отрицательного тренда составила всего 2 дня. Не обнаружено смещения сроков прилета у зяблика (Fringilla co-elebs L.) и обыкновенной овсянки (Emberiza cit-rinella L.). Несколько большее смещение сроков прилета птиц, как и наступления фенофаз у ряда видов растений, показало сравнение средних фе-нодат опорного периода 1961-1990 гг. с более теплым последним десятилетием столетия (19911999 гг.). Например, по срокам прилета разница составила у белой трясогузки 5 дней, у грача - 10, у большого крохаля - 8 дней. При этом отмечено смещение к более ранним значениям и сроков отлета тех видов, которые стали прилетать раньше [2].
В Западной Европе на 1-2 недели к более ранним значениям сместились сроки начала активности животных, изменились сроки миграций и их продолжительность. Проведенные в Великобритании и Франции наблюдения показали, что за период с 1974 по 1998 г. у некоторых видов тлей развитие весной начинается раньше, и продолжительность отдельных стадий сократилась на 3-6 дней [31]. За счет более раннего начала и удлинения весеннего сезона период активности разных видов пойкилотермных животных, в частности, насекомых, в Европе удлинился на 5-15 дней. К более ранним значениям сместились сроки начала активности амфибий, как в Северной Америке, так и в Евразии. Так, на 8-10 дней раньше, чем в 1940-1950-е годы, стали завершать зимовку и приступать к размножению травяная лягушка (Rana temporaria L.) и серая жаба (Bufo bufo L.) в Северном Предуралье [2]. Эстонскими исследователями установлено смещение к более ранним срокам начала нереста: у щуки на 6 дней, у леща -на 8 дней за 44 года [27]. У многих видов птиц отмечается изменение сроков прилета и отлета, смещение к более ранним срокам начала гнездования и откладки яиц.
В горных районах с хорошо выраженной поясностью отмечается смещение вверх нулевой изо-
Таблица 1. Анализируемые климатические периоды
Периоды, годы Климатические тренды на Е1Р по: [3, 5] Региональные тренды (Кировская область) по: [7, 21] Средняя годовая температура воздуха, г. Киров
похолодания потепления похолодания потепления
До 1919 1906-1915 1918-1922 1883-1920 1.27
1920-1939 1935-1938 1936-1950 1920-1939 2.6
1940-1960 1941-1949 1.55
1961-1990 1953-1970 1963-1972 1
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.