ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ, 2009, № 6, с. 70-77
ЭВОЛЮЦИЯ ПРИРОДНЫХ СИСТЕМ
УДК 630.561.1.24
ПОСТРОЕНИЕ 1772-ЛЕТНЕЙ ДРЕВЕСНО-КОЛЬЦЕВОЙ ХРОНОЛОГИИ ДЛЯ ТЕРРИТОРИИ РЕСПУБЛИКИ АЛТАЙ*
© 2009 г. В.С. Мыглан1, Д.В. Овчинников1, Е.А. Ваганов1, Н.И. Быков3, О.В. Герасимова2, О.В. Сидорова2, П.П. Силкин 1
1Сибирский федеральный университет 2Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН 3Алтайский государственный университет
Поступила в редакцию 16.04.2008 г.
Впервые построена и проанализирована 1772-летняя древесно-кольцевая хронология для территории Республики Алтай. Материалом для создания хронологии послужила древесина живых деревьев и остатки стволов лиственницы сибирской (Ьат1х згЬтса) на верхней границе леса (2300 м) в долине р. Джело. Построенная хронология согласуется с палеоклиматическими данными и отражает основные климатические изменения в Северном полушарии за два последних тысячелетия: экстраординарное снижение прироста после 536 года, "средневековое потепление", "малый ледниковый период", современное потепление. Проведенный сравнительный анализ хронологии с ранее построенной длительной древесно-кольцевой хронологией по Алтаю показал их хорошую согласованность в изменчивости индексов прироста, но выявил различие в отклике на изменения июнь-июльской температуры воздуха. Полученная новая хронология пригодна для выполнения климатических реконструкций и может быть использована для датировки археологической древесины, т.е. определения календарного времени сооружения археологических памятников.
Введение. Среди многих проблем, обозначившихся перед обществом в XXI в., особое место занимают вопросы, связанные с происходящими климатическими изменениями, моделированием сценариев развития и оценкой последствий этих изменений на региональном и глобальном уровнях [15, 22, 25]. Подобное прогнозирование в первую очередь опирается на данные инструментальных наблюдений гидрометеорологических постов и станций. Однако зачастую ряды прямых метеорологических наблюдений коротки и не выходят за пределы последнего столетия, поэтому для анализа изменений климата за длительные промежутки времени привлекаются такие косвенные индикаторы: озерные отложения, ледовые колонки, споро-пыльцевые спектры и пр. [11, 13, 16, 26].
Годичные кольца деревьев являются одним из самых точных (с разрешением - год, вегетационный сезон) индикаторов изменения окружающей среды в прошлом [1, 17, 21]. В то же время существующие пространственно-временные рекон-
* Работа поддержана в рамках проектов РФФИ: 08-06-00253, 07-04-92108-ГФЕН; 07-06-00173, АВПЦ № 2. 1. 1/ 6131 и Швейцарским Национальным Фондом Наук Б^Р 200021_ 121838 / 1, (РЮ12-119259 /1).
струкции летней температуры по тысячелетним древесно-кольцевым хронологиям выполнены преимущественно для севера азиатской части России [3, 5, 23, 28], а для средних широт их количества явно недостаточно. Так, по Алтае-Саянскому региону в настоящее время созданы лишь единичные непрерывные древесно-кольцевые ряды протяженностью более тысячи лет: древесно-кольце-вая хронология по лиственнице сибирской (Ьапх $\Ыт\са) протяженностью 1105 лет для территории Горного Алтая [6, 29] и хронология по сосне сибирской (Ртш $\Ыпса) длительностью 1728 лет для территории Северной Монголии [19].
В данной работе на основе привлечения нового дендрохронологического материала последовательно рассмотрены вопросы, связанные с построением новой 1772-летней древесно-кольцевой хронологии (район Джело) и продлением существующей тысячелетней древесно-кольцевой хронологии по Республике Алтай.
Материалы и методы. В физико-географическом отношении район исследований - Северо-Чуйский хребет (Республика Алтай), относится к Северо-Южно-Чуйскому району Центрально-Алтайской провинции Алтае-Саянской горной страны [2]. Исследованные участки (долины рек
87 00 87 30 88 00
Рис. 1. Карта-схема расположения участков сбора образцов, использованных для построения древесно-кольцевых хронологий Alt (долины рек Актру, Корум-ду и Маашей) и Gelo (долина реки Джело).
Актру и Корумду, Маашей и Джело) расположены вблизи границы с Юго-Восточно-Алтайской физико-географической провинцией Алтая (рис. 1). Данное положение во многом определяет природные особенности территории. Центрально-Алтайская провинция характеризуется большой контрастностью и мозаичностью ландшафтов. В структуре высотной поясности представлены ландшафты от степных до гляциальных. Наиболее типичным ландшафтом является гляциально-нивальное высокогорье, которое характеризуется альпийскими формами рельефа без почвенно-растительного покрова либо с щебнисто-лишайниковой или дриадо-вой тундрой. Степные ландшафты занимают минимальные площади. Северо-Южно-Чуйский район является переходным от Центрально-Алтайской к Юго-Восточной Алтайской провинции.
В долине р. Актру лес представлен сосной сибирской (Pinus sibirica) и лиственницей сибирской (Larix sibirica). В кустарниковом ярусе Lonicera altaica, Betula nana subsp. Rotundifolia, Pentaphylloides fruticosa, Cotoneaster uniflora, Spirea media, можжевельники и брусника. На высоте 2350 м сохранился участок леса, переживший "малый ледниковый период", известный как "кедровая площадка" (состоящий из сосны сибирской, ивы и можжевельника в кустарниковом ярусе). Травяной покров, где доминируют альпийские виды, здесь сильно отличается от климаксо-вых сообществ днища долины. В приледниковой
71
флоре Актру преобладают мезофиты (56.2%) и мезоксерофиты (26.1%) [9].
Переход из Северо-Южно-Чуйской провинции в Юго-Восточно-Алтайскую сопровождается усилением сухости территории. На исследуемых участках оно происходит в направлении от долины р. Маашей к долине р. Джело (происходит замещение в составе древостоя сосны сибирской лиственницей). В этом случае существенное значение приобретают экспозиционные отличия. Так, если долины рек Актру и Маашей ориентированы на северо-восток, то Джело ориентирована на юг-восток, что обусловливает больший приход солнечной радиации в долине р. Джело. Расчетные значения среднелетней температуры воздуха на высоте 2500 м в долине р. Актру составляют 6.6 °С, а в долине р. Джело без учета экспозиции - около 7 °С [4]. Среднегодовые величины осадков долин южных и северных экспозиций сильно различаются. В долине р. Актру на высоте 2150 м (метеостанция Актру) выпадает 521 мм осадков [4], а в долине р. Талдуры (недалеко от места впадения в нее р. Джело) на высоте 2160 м - только 216 мм (пост Тол-Тура) [12].
Основным материалом для исследования послужила древесина лиственницы сибирской (Larix sibirica), эта порода обладает высокой чувствительностью к изменению условий окружающей среды и имеет широкую экологическую амплитуду роста (присутствует практически во всех лесорастительных поясах на верхней границе леса). Образцы лиственницы сибирской (Larix sibirica) были собраны по верхней границе леса на четырех участках: долины рек Актру, Корумду и Маашей (хронология Alt) и Джело (Gelo).
Для участка Alt была использована коллекция образцов, собранная в разные годы М.Ф. Ада-менко, Д.В. Овчинниковым, И.П. Панюшкиной (Актру и Корумду) и Н.И. Быковым (Маашей), что позволило увеличить наполненность и продлить построенную ранее для этого района тысячелетнюю древесно-кольцевую хронологию [6]. Для построения древесно-кольцевой хронологии по участку Gelo была обработана коллекция образцов древесины, собранная В.С. Мыгланом. В 2007 г. на высоте 2100-2500 м над ур. м. с участка 2 х 2 км2 был выполнен сбор образцов с живых деревьев (керны) и с остатков стволов деревьев (спилы), сохранившихся выше современной верхней границы леса.
Измерения ширины годичных колец были выполнены на полуавтоматической установке "LINTAB" (с точностью 0.01 мм). Датировка измеренных серий была выполнена посредством
Рис. 2. Стандартизированные древесно-кольцевые хронологии: а) Gelo, б) Alt, в) Солонготун Дава (долина р. Джело).
сочетания графической перекрестной датировки [20] и кросскорреляционного анализа (в пакете специализированных программ для дендрохро-нологических исследований: DPL [24] и "TSAP V3.5") [30]. Исходя из количества собранных по каждому участку образцов, их фрагментарности (отсутствие части центральных и периферийных колец) возрастной тренд в индивидуальных дре-весно-кольцевых сериях был удален с помощью негативной экспоненты и линейной регрессии в программе ARSTAN [18]. Оценка качества построенной хронологии выполнялась на основе применения традиционных дендрохронологиче-ских показателей - SD (стандартное отклонение, характеризующее амплитуду погодичной изменчивости прироста), EPS (характеризующий чувствительность древесно-кольцевой хронологии к изменению внешних факторов) и RBAR (рассчитывающий среднее значение коэффициента корреляции между отдельными древесно-кольце-выми сериями) [17, 32]. Выделение длительных колебаний в анализируемых древесно-кольцевых хронологиях достигалось путем сглаживания низкочастотным 22-летним фильтром в программе PsiPlot.
В работе использованы ежемесячные данные по приземной температуре воздуха и осадкам
с расположенной близко к району исследования метеорологической станции Ак-Кем (49° 58' с.ш. 86° 42' в.д., 2050 м н. у. м.) за период с 1961 по 1995 г. и стандартизированная древесно-коль-цевая хронология по Северной Монголии (Солонготун Дава). Данные взяты с сайта http://www.ncdc.noaa.gov/paleo/treering.html.
Результаты и обсуждение. По долине р. Джело общее число датированных моделей составило 49, в том числе 16 по живым деревьям и 33 по отмершим остаткам, что позволило построить древесно-кольцевую хронологию длительностью 1772 года (рис. 2,а, с 235 по 2006 год). Построенная хронология ве1о в настоящее время является самой длительной непрерывной дре-весно-кольцевой хронологией для территории Республики Алтай. Поскольку дендрохронологи-ческий материал был собран в ходе разведочных работ, существует значительный потенциал по продлению и улучшению качества данной хронологии.
По долинам р. Актру, Корумду и Маашей общее число датированных моделей составило 85, в том числе 22 по живым деревьям и 63 по отмершим, что позволило постр
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.