научная статья по теме ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА И ФОРМИРОВАНИЕ ВОЗРАСТНЫХ ПОКОЛЕНИЙ ЛИСТВЕННИЦЫ НА ПОЛЯРНОЙ ГРАНИЦЕ ЛЕСА НА ЯМАЛЕ Охрана окружающей среды. Экология человека

Текст научной статьи на тему «ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА И ФОРМИРОВАНИЕ ВОЗРАСТНЫХ ПОКОЛЕНИЙ ЛИСТВЕННИЦЫ НА ПОЛЯРНОЙ ГРАНИЦЕ ЛЕСА НА ЯМАЛЕ»

ЭКОЛОГИЯ, 2008, № 5, с. 323-328

УДК 630*23+630.181.22

ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА И ФОРМИРОВАНИЕ ВОЗРАСТНЫХ

ПОКОЛЕНИЙ ЛИСТВЕННИЦЫ НА ПОЛЯРНОЙ ГРАНИЦЕ ЛЕСА НА ЯМАЛЕ

© 2008 г. Р. М. Хантемиров, А. Ю. Сурков, Л. А. Горланова

Институт экологии растений и животных УрО РАН 620144 Екатеринбург, ул. 8 Марта, 202 E-mail: rashit@ipae.uran.ru Поступила в редакцию 10.11.2006 г.

Представлены результаты исследования возрастной структуры лиственницы сибирской (Larix sib-irica Ledeb.) в лиственничных редколесьях вблизи полярной границы леса на полуострове Ямал с 1880 по 1980 г. в зависимости от времени их появления. Выявлены два возрастных поколения лиственницы, сформировавшиеся с 1900 по 1935 г. и с 1950 по 1970 г. Сравнение полученных результатов с данными инструментальных наблюдений за температурой и осадками показало, что возникновение поколений лиственницы в долинах северных рек в значительной степени определяется температурой воздуха июля в первые годы жизни подроста, когда они достигают высоты 10-20 см.

Ключевые слова: возрастные поколения, возрастная структура, лесовозобновление, полярная граница леса, изменения климата, Larix sibirica, полуостров Ямал.

В последние годы заметное место в исследовании региональных и глобальных изменений климата и связанных с ними перемен в природных экосистемах занимают работы по изучению процессов, происходящих в районах полярной и верхней границ леса. Растительность этих районов наиболее чувствительна к изменениям климата. Часто для определения интенсивности происходящих перемен используют такие характеристики, как положение верхней и полярной границ леса, густота древостоев в экотоне границы леса. Однако вывод о том, что это является следствием многолетнего повышения температуры воздуха, может быть и неверным, так как одновременно меняются и другие параметры климатической системы - количество осадков, высота снегового покрова, интенсивность ветров и т.д.

Экспансию древесной растительности в основном определяет интенсивность лесовозобновления. Поэтому выявление климатических факторов, регулирующих этот процесс, могло бы значительно прояснить причины современных изменений лесотундровых сообществ.

В научной литературе имеются данные об интенсивности возобновления и формирования возрастных поколений различных древесных видов на границе леса в зависимости от климатических факторов (Моисеев и др., 2004; Kearney, 1982; Taylor, 1995; Hessl, Baker, 1997; Kullman, Engelmark, 1997; Germino et al., 2002; и др.). Большинство исследований выполнено на верхней границе

леса в Северной Америке и Европе, где изучали подрост елей, пихт, сосен, тсуги. Основными факторами, определяющими интенсивность возобновления этих видов, авторы считают среднюю годовую или летнюю температуру воздуха, а также мощность снегового покрова. Данные о возобновлении и формировании поколений лиственницы на границе леса с оценкой определяющих их климатических факторов известны в основном для территории России (для Полярного Урала -Шиятов, 1967; Ма7ера, 2005, для устья р. Лены -МасБопаЫ е! а1., 1998, для Кузнецкого Алатау -Моисеев, 2002, для полуострова Таймыр - Харук и др., 2006). О возможных факторах, определяющих процессы формирования поколений лиственниц, авторы этих работ судят в основном лишь по косвенным показателям и с большей или меньшей мерой достоверности заключают, что интенсивное возобновление лиственницы приурочено к периодам повышения летней температуры.

Несколько иные условия по сравнению с перечисленными выше районами характерны для эко-тона полярной границы леса на севере Западной Сибири. Здесь самые северные деревья произрастают в речных долинах, на надпойменных террасах, где имеются наиболее благоприятные для роста деревьев микроклиматические и почвенно-грунтовые условия. Долинные местообитания наиболее защищены от сильных ветров и в то же время в зимний период покрываются достаточно мощным снеговым покровом. В сочетании с отепляющим влиянием текущих вод это приводит к

тому, что в летнее время термический режим почвогрунтов в долинных местообитаниях, особенно в пойменных, наиболее благоприятен для произрастания древесной растительности. Поскольку условия долин значительно отличаются от горных, логично предположить, что здесь могут быть несколько иные закономерности влияния климатических условий на динамику возобновления лиственницы. Кроме того, в отличие от большинства упоминавшихся выше работ мы при оценке влияния различных климатических факторов использовали данные прямых метеорологических наблюдений.

В данной работе представлены результаты изучения формирования поколений лиственницы в экотоне полярной границы леса на Ямале и проанализированы возможные причины, обусловливающие этот процесс.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

Исследования проводили летом 2004 и 2005 гг. в экотоне полярной границы леса в южной части полуострова Ямал. В этом районе деревья растут в долинах малых рек Танловаяха, Хадытаяха, Ядаяходыяха. Самое северное положение на этих реках занимает лиственница сибирская (Ьапх $1-Ыпоа ЬеёеЪ.). Пробные площади для изучения времени формирования возрастных поколений лиственницы были заложены в долине р. Ядаяходыяха (рис. 1). Как и все остальные малые реки Южного Ямала, она течет с севера на юг. Ее верховья безлесны, лиственничные редины и редколесья приурочены в основном к днищам долин в среднем и нижнем течении. Пробные площади выбирали на первых надпойменных террасах высотой 4-6 м, что обеспечивало отсутствие влияния на динамику возобновления изучаемых дре-востоев такого важного фактора в долинах рек, как появление свежих речных наносов. Пробная площадь 1 была заложена в районе произрастания самых северных лиственниц, остальные располагались ниже по течению реки на различных расстояниях (до 22 км) от границы леса.

На каждой из 10 пробных площадей размером 25 х 25 м для определения даты появления дерева были взяты образцы древесины (керны) со всех живых деревьев диаметром на высоте груди не менее 4 см, что соответствует по высоте не менее 3.5 м. Образцы брали как можно ближе к шейке корня, на высоте 10-20 см от поверхности земли. Кроме того, в пределах площадки со всех погибших деревьев диаметром не менее 4 см брали спилы со стволов на высоте 10 см. Вдоль всех южных рек Ямала проходят пути сезонных кочевок местного населения, которое интенсивно использует древесину как живых, так и усохших деревьев, поэтому погибшие деревья на площадках сохранились в основном в виде пней. К сожалению, древе-

сина некоторых пней сгнила до такой степени, что невозможно измерить ширину годичных колец. Такие пни встретились на нескольких площадках (до 10 шт.), спилы с них не брали.

На 10 пробных площадях собраны образцы с 220 живых и 122 погибших деревьев, причем на разных площадях число деревьев варьировало в широких пределах: живых - от 7 до 57 (т.е. от 112 до 912 учетных деревьев на 1 га), погибших - от 0 до 34.

У всех образцов ширину годичных колец измеряли с точностью 0.01 мм. Чтобы выявить выпадающие кольца и точно определить время формирования центрального кольца каждого дерева, была проведена перекрестная датировка индивидуальных рядов по ширине колец с мастер-хронологией по Ямалу (Найешкоу, БЫуаШу, 2002). Методом перекрестной датировки были определены также интервалы жизни погибших деревьев.

Для оценки влияния климатических факторов на интенсивность возобновления лиственницы использовали данные 123-летних (1883-2005 гг.) инструментальных наблюдений за температурой воздуха и 109-летних (1891-1999 гг.) - за количеством осадков на метеостанции Салехард, расположенной в 200 км к юго-западу от района исследований (см. рис. 1).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Средний возраст живых деревьев, выявленный на основе подсчета годичных колец, составил 66 лет - от 22 до 250 лет у отдельных деревьев, средний возраст погибших лиственниц - 77 лет (от 36 до 181 года), причем часть из них была срублена в живом состоянии. Однако трудно сказать, насколько велика эта часть. В некоторых случаях на отдельных площадках в один год погибало сразу большое число деревьев. Например, в 2000 г. на площадке 5 погибло 17 деревьев, в 1993 г. на площадке 6 - 18. Вероятно, это свидетельствует о массовой рубке живых деревьев в указанные годы. Однако в других случаях не всегда возможно определить, по каким причинам дерево погибло.

На основе определения времени жизни погибших деревьев было выявлено, что остатки древесины в виде пней сохраняются в районе исследования относительно недолго. Структура годичных колец в большинстве случаев нарушается уже через 60-70 лет после гибели дерева. Поэтому определить время жизни деревьев, погибших ранее середины 30-40-х гг. XX столетия, практически невозможно. Следовательно, судить о формировании поколений лиственницы с высокой надежностью в этом районе можно примерно до 1880-1890 гг.

70°40' 70°50'

Рис. 1. Карта-схема района исследований.

1-10 - расположение пробных площадей; штриховая линия - полярная граница распространения лиственницы вдоль долины реки.

На рис. 2 представлена возрастная структура лиственничников в экотоне полярной границы леса на Ямале. В данном случае год формирования центрального кольца на образце (т.е. на высоте 10 см) мы считали годом появления лиственницы.

Данные о количестве лиственниц, появившихся в XIX в., возможно, оказались заниженными из-за разложения остатков погибших деревьев.

Однако не следует отвергать предположение, что они отражают низкую скорость возобновления лиственницы в тот период из-за недостатка семенного материала. Дело в том, что один из самых холодных периодов на Ямале за последние несколько тысяч лет пришелся на начало XIX в., и в это время произошло значительное снижение густоты древостоев (НаШеш1гоу, БЫуаШу, 2002).

Рис. 2. Возрастная структура древостоев лиственницы в экотоне полярной границы леса на Ямале (1) и средняя температура июля по данным метеостанции г. Салехарда (2). Данные приведены в виде 10-летних скользящих средних.

Ранее мы полагали, что это похолодание вызвало смещение границы леса на юг. Однако данные по возрасту деревьев на площадке 1 показывают, что само

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