научная статья по теме ДЕНДРОХРОНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ТЯНЬ-ШАНЕ КАК ИСТОЧНИК КЛИМАТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ География

Текст научной статьи на тему «ДЕНДРОХРОНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ТЯНЬ-ШАНЕ КАК ИСТОЧНИК КЛИМАТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ»

ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ, 2010, № 6, с. 54-66

ЭВОЛЮЦИЯ ПРИРОДНЫХ СИСТЕМ

УДК 902.674

ДЕНДРОХРОНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ТЯНЬ-ШАНЕ КАК ИСТОЧНИК КЛИМАТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

© 2010 г. О.Н. Соломина, О.Е. Максимова

Институт географии Российской академии наук Поступила в редакцию 02.06.2010 г.

С 2000 по 2006 гг. на верхней границе леса с 13 пробных площадей на Центральном Тянь-Шане (Киргизия) были отобраны и проанализированы образцы ели Шренка. Дополнительно использованы дендрохронологические данные, собранные Ф. Швейнгрубером. На основе анализа 337 образцов были построены 16 хронологий ширины годичных колец ели Шренка для высотного диапазона примерно от 2750 до 3200 м. Ширина колец ели вблизи верхней границы леса положительно коррелирует с количеством осадков холодного периода, и отрицательно - с температурой апреля и августа предыдущего года. Максимальная плотность древесины имеет более устойчивую связь с метеопараметрами: она тесно коррелирует с температурой теплого периода (К = 0.62). Теснота этой связи позволила реконструировать ход температур мая-августа с 1626 по 1995 гг. Максимальная плотность древесины не коррелирует с шириной колец.

Введение. Годичные кольца деревьев - один из наиболее надежных косвенных индикаторов изменений температуры и осадков прошлого. Реконструкции, основанные на этих данных, имеют годовое или сезонное разрешение и могут служить продолжением серий метеорологических наблюдений и в некоторых случаях заменять их в отдаленных и труднодоступных районах [17]. Представленная работа направлена на выявление взаимосвязей основных климатических параметров, а именно, среднегодовых и сезонных показателей температуры и осадков, с шириной и плотностью годичных колец ели Шренка (Picea Schrenkiana Fisch. et Mey.) на верхней границе леса на территории Киргизии.

Метеорологические наблюдения на Тянь-Шане начались лишь в 1879 г., а большинство метеостанций было открыто только во второй половине 20-го столетия. Сеть станций крайне разрежена, особенно в высокогорье. Ограниченность этой информации в пространстве и во времени делает дендрохронологические реконструкции важным инструментом при изучении изменчивости климата Тянь-Шаня.

Создание дендроклиматических реконструкций на Тянь-Шане было начато еще в 196070-х гг. и активно продолжалось до начала 1990-х гг. Так, при исследованиях арчевников северного склона Алайского хребта К.Д. Му-

хамедшин [4] обнаружил деревья-долгожители возрастом 1000 лет и более. В начале 1980-х гг. Н.М. Борщева [1, 2] провела детальные дендрохронологические работы в Заилийском Алатау, по результатам которых были построены дендрош-калы ели Шренка для четырех высотных уровней: 1400 м (нижняя граница произрастания ели), 2200 и 2600 м (экологический оптимум) и 2800 м (верхняя граница). Удалось установить, что в этом районе на ширину годичных колец и на ширину слоя ранней древесины ели наибольшее влияние оказывает количество выпадающих осадков в предшествующий периоду роста осенне-зимне-весенний период. В узких затененных долинах на прирост поздней древесины ели влияет и летняя температура [1, 8]. На нижней границе леса ширина колец ели зависит от сочетания температуры и осадков вегетационного периода [6], а также нескольких предшествующих месяцев и даже лет [1].

Несмотря на существенные успехи в области дендрохронологии на Тянь-Шане, многие вопросы пространственно-временной изменчивости ширины и плотности колец, а также характер климатического сигнала, отраженного в параметрах колец, остаются неясными. Представленные здесь результаты в какой-то мере заполняют этот пробел.

Особенности распространения ели Шренка на Тянь-Шане. Ель Шренка широко распростра-

15-1 129 63-

0

-10 -8-6-4

8 Т,°С

15-1

* 12-

я

н

I 9-о

к

и

о «

0-1—I—1=|—

ООО ООО ^н СЧ СП

о о о о

о о о о ю р-

о о

о о о о § § ® 8 Р. мм

12 9 Н 6 3

о

ггггт

о

СЧ

о

I I I I I I I I I I I

I § Н, м

Рис. 1. Доля площади, занятой елью, в зависимости от средней годовой температуры воздуха Т (а), годовой суммы атмосферных осадков Р (б) и абсолютной высоты Н (в). Рисунок по В.А. Кузьмиченка. 2008.

нена на Тянь-Шане. Основные узлы ее обитания находятся на Киргизском, Заилийском хребтах, а также Кунгей и Терскей Алатоо, Коелю, Сары-джаз и Атбаши; встречается она и на западном Тянь-Шане. Оптимум ее произрастания приходится на области, где среднегодовая температура воздуха составляет от -2 до 2 °С, а количество осадков - от 500 до 700 мм (рис. 1). Ель распространена в интервале высот 1400-3600 м; в нижней трети этого пояса она приурочена к склонам северной экспозиции, в средней - к западным и восточным склонам и только на верхнем пределе распространена на южных склонах [3]. Такая приуроченность позволяет предположить, что вблизи верхней границы леса основным лимитирующим фактором прироста служит температура воздуха. Важную роль в жизни лесных фитоце-нозов в целом и в приросте годичных колец ели, в частности, играет влажность почв. В верхней части лесного пояса (на северных склонах) про-

исходит переувлажнение из-за большого количества осадков, малой мощности почв и наличия сезонных грунтовых вод [3].

Материалы и методы. В период с 2000 по 2006 гг. на Центральном Тянь-Шане на территории Киргизии были отобраны образцы ели Шрен-ка на верхней границе леса с 13 площадок (табл. 1 и рис. 2). В работе также использованы дендро-хронологические данные, собранные Ф. Швейн-грубером в долинах Карабаткак, Сарыкунгей и Сарыймек [18].

Все образцы отобраны и проанализированы по стандартной методике, принятой в дендроклима-тологии [7, 14]. По возможности, они отбирались на пробных площадях с однородными орографическими, почвенными мезо- и микроклиматическими характеристиками, хотя в условиях крутых изрезанных склонов тянь-шанских высокогорий эти требования выполняются лишь с некоторым

Таблица 1. Местоположение площадок отбора образцов на Тянь-Шане

Код Местоположение Хребет С.ш. В.д Экспозиция Высота, м Длина хронологии, гг. Ближайшая метеостанция

AKS Аксай Киргизский 42 37 74 29 С 2760 1732-2004 Ала-Арча

KOE Коелю Коелю 42 12.350 79 02.940 СЗ 2827 1450-2005 Тянь-Шань. Коелю

ENG Иныльчек Иныльчек 42 09.119 79 27.778 С 2726- -3150 1360-2005 Тянь-Шань. Коелю

KOK Кок-Кия Терскей Ала-тоо 42 24.831 78 57.616 СЗ 3010 1551-2005 Тянь-Шань

ONS Он-Арча Байдула 41 48.888 75 45.276 СЗ 3050 1812-2005 Долон

ONN Он-Арча Байдула 41 49.095 75 46.788 С 2950 1727-2005 Долон

NARp Нарын Тау, Салтын-Тёр Нарын 41 23.526 76 10.867 С 3305 1833-2005 Нарын

ATB Восточная часть Атбаши Атбаши 41 12.870 76 21.080 С 3065 1651-2005 Атбаши

KUN Чон-Аксу Кунгей Алатоо 42 50.792 77 16.807 СВ 2776- 2970 1717-2005 Ново-российка

CKSU Чон-Кызыл-су Терскей Алатоо 42 11 78 01 З 3150 1670-2001 Чон- Кызыл-су

DJKU Джууку Терскей Алатоо 42 02 77 57 С 3190 1726-2000 Чон- Кызыл-су

NAN Иныльчек Иныльчек 42 09 79 27 С 3050 1560-2005 Тянь-Шань

KAR Карабаткак Терскей Ала-тоо 42 11 78 11 Неизв. 2850 1650-1995 Тянь-Шань

SK Сарекунгей Нуура 41 36 75 09 Неизв. 2800 1753-1995 Нарын

SJ Сареймек Молдотоо 42 11 78 11 Неизв. 2800 1626-1995 Нарын, Долон

приближением. Координаты выбранных площадей зафиксированы при помощи GPS и отмечены на карте (рис. 2, табл. 1). На площадках выбирали старые деревья, отдельно стоящие (чтобы исключить влияние фитоценотических факторов), не угнетенные и не поврежденные. Затем при помощи программы COFECHA [15] было проведено абсолютное датирование каждой серии относительно остальных, что позволяет выявлять выпадающие и ложные кольца и определять точное местонахождение колец в пределах календарной шкалы времени. В программе ARSTAN [15] выполнено индексирование древесно-кольцевых серий и построены хронологии. Индексирование в дендрохронологии позволяет сравнивать различные древесно-кольцевые серии, устраняя колебания неклиматической природы, связанные, в частности, с возрастным трендом прироста.

Возрастные тренды для каждого дерева апрок-симировались негативной экспонентой или прямой, а индексы рассчитывались путем деления соответствующего значения годового прироста на значения апроксимирванной кривой тренда в соответствующий год. Рассчитанные таким образом индексы ширины колец отдельных образцов объединялись в единый ряд (локальную хронологию) путем погодичного осреднения.

Кроме ширины колец использовался показатель максимальной плотности, измеренной Ф. Швейнгрубером для хронологий KAR, SK, SJ [18] (табл. 1).

Для оценки реакции ширины и плотности годичных колец на погодные условия каждого месяца, использовали функцию отклика ширины годичных колец на среднемесячную температуру

. 76° 78°

Точки отбора образцов Метеостанции Точки отбора образцов Швейнгрубера

Рис. 2. Карта расположения точек отбора образцов и метеостанций.

и сумму осадков, измеренных на ближайшей метеостанции за соответствующие годы. Расчеты производились при помощи программы DENDROCLIM [9].

Для анализа использовались данные метеостанций, перечисленных в табл. 2. Из-за ограниченного количества высокогорных метеостанций вблизи мест отбора образцов, мы вынуждены были воспользоваться данными станций, расположенных на относительно небольшой высоте (около 2000 м). Пропуски, имеющиеся в рядах наблюдений, заполнялись путем подстановки медианы значений для данного месяца по этой метеостанции.

Результаты. В результате нашей работы на основе анализа 337 образцов, прошедших тест на

перекрестное датирование, были построены 16 хронологий ширины годичных колец ели Шрен-ка для высотного диапазона примерно от 2750 до 3200 м. В табл. 3 представлены общие характеристики этих хронологий. На рис. 3 приведены хронологии ширины колец ели по всем пробным площадям, включая хронологии Ф. Швейнгрубе-ра, сглаженные 11-летним скользящим средним для большей наглядности их визуальной синхронизации.

Корреляционный анализ показывает высокое сходство между дендрошкалами, построенными для разных районов Тянь-Шаня (табл. 3), что свидетельствует о наличии некоего общего сигнала, определяющего радиальный прирост ели на всей этой территории. С другой стороны, нельзя не

Табл

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.

Показать целиком