ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ, 2013, № 2, с. 43-51
ПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ И ДИНАМИКА ГЕОСИСТЕМ
УДК 57.045+ 947:940.1
ПРИМЕНЕНИЕ КЕДРА СИБИРСКОГО С ЦЕЛЬЮ РЕКОНСТРУКЦИИ КЛИМАТА И ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИХ СОБЫТИЙ НА АЛТАЕ*
© 2013 г. А. Н. Назаров, В.С. Мыглан
Сибирский федеральный университет Поступила в редакцию 18.10.2011 г.
В статье рассматриваются результаты исследования синхронности прироста кедра сибирского на территории Центрального Алтая и функции его отклика на среднемесячные температуры периода вегетации, приводятся примеры реконструкции геоморфологических событий с использованием хронологий кедра.
Введение. Дендрохронология, как метод индикации, основана на зависимости радиального прироста и ряда других характеристик деревьев от изменений условий внешней среды. Как правило, в целях дендроиндикации используется анализ ширины годичных колец деревьев, произрастающих на пределе своего ареала (например, северная или верхняя граница распространения). При наличии репрезентативной выборки, использование данного метода позволяет не только проводить соответствующие реконструкции, но и определять время событий, связанных с их гибелью, травмированием и захоронением. В археологии датированию подвергаются, как правило, погребальные сооружения и наземные постройки различного типа; в геоморфологии: сели, камнепады, лавины, наступание горных ледников и т.п.
В горах Центрального Алтая развитие леса по вертикали определяется температурой периода вегетации. Вопреки устоявшемуся мнению, о повышении границы леса в направлении с севера на юг [23], в пределах Центрального и Восточного Алтая не выявлено никаких принципиальных различий в ее высотном положении. Повсеместно участки спелых лесов ограничены высотами 2220-2330 м, а отдельные деревья и молодой подрост при благоприятных условиях встречаются вплоть до 2500 м. В южных и юго-восточных районах на развитие леса существенно влияет некоторый дефицит осадков, их локальное перераспределение, экспозиция склона и наличие грунтовых вод, час-
* Работа выполнена при поддержке АВЦП № 2.1.1/6131, Грант Президента РФ № МК-1675.2011.6.
то связанное с очагами мерзлоты. Это приводит к исчезновению кедра из состава лесообразующих пород верхней границы леса, где получает распространение исключительно лиственница сибирская (северный макросклон Южно-Чуйского хребта, северное обрамление плато Укок, массив Монгун-Тайга). В тоже время, в пределах Катун-ского и Северо-Чуйского хребтов, кедр достигает верхних пределов распространения наряду с лиственницей.
Объектом дендрохронологических исследований на Алтае традиционно служила лиственница сибирская, как порода наиболее чувствительная к изменениям летней температуры [8, 1, 2, 18, 17]. Работы, посвященные экологическим условиям роста кедра, появились значительно позднее [5, 6, 3], причем, отбор образцов происходил только в двух точках: на склонах горы Сарлык (Северозападный Алтай, Семинский хребет) и в долине Актру (Центральный Алтай, Северо-Чуйский хребет).
Датирование древесных остатков, включенных в ледниковые отложения, было впервые проведено в упомянутой работе М.Ф. Адаменко и А.А. Сюбаева [1]. Также, широкое распространение получила дендроиндикация многолетнего режима лавин [13, 19, 22, 12]. Н.И. Быковым [4] дендрохронология применялась уже более широко для определения времени схода селей, обвалов и наступания ледника Малый Актру. Однако до настоящего времени геоморфологические исследования с использованием дендрохронологии на Алтае носят эпизодический характер и не получили должного распространения, главным обра-
Рис. 1. Положение района исследований. Алтае-Саянская горная страна занимает трансграничную территорию юга Сибири, включая хребты, отходящие на территорию Казахстана, Китая и Монголии [21]. Исследования проводились в районе Севе-ро-Чуйского и Катунского хребтов.
зом, в связи со слабой информированности геоморфологов о возможностях дендрохронологии. По этой причине, в нашей работе, помимо оценки климатической чувствительности кедра сибирского, приводятся результаты, показывающие большой потенциал дендродатирования в горах Центрального Алтая.
Материалы и методы. Центральный Алтай занимает срединное положение на стыке четырёх государств: России, Казахстана, Китая и Монголии (рис. 1). В его состав входят хребты: Терек-тинский и Северо-Чуйский (северная ветвь), Ка-тунский и Южно-Чуйский (южная ветвь) и хребет Листвяга (западная оконечность) [20]. Катунский хребет разделяет подходящие с запада и юго-запада воздушные массы на два основных потока, главный из которых - южный - приурочен к долине верхней Катуни, а северный направляется вдоль северного макросклона Катунского хребта, и под его воздействием оказываются Теректинс-кий и Северо-Чуйский хребты [16].
Отбор кернов проводился в трех долинах, охватывающих северный макросклон Северо-Чуйс-кого хребта (рис. 2), а также в долине р. Аккем, находящейся в осевой части Катунского хребта (рис. 3). Керны отбирались с живых и погибших деревьев по двум радиусам в пределах массивов
взрослого кедрового леса, который в долинах Маашей, Аккем и Арыджан (рис. 2, 3) ограничен предельными высотами 2100-2200 мабс. выс., а в долине Актру - 2200-2330 м (рис. 4).
Измерения ширины годичных колец выполнялись на полуавтоматической установке LINTAB с точностью 0.01 мм. Серии датировались сочетанием графической перекрестной датировки и кросс-корреляционного анализа в пакете специализированных программ для дендрохронологиче-ских исследований -DPL [27] и TSAPV3.5 [28]. Возрастной тренд был удален с использованием негативной экспоненты и линейной регрессии в программе ARSTAN [25] с индивидуальным контролем каждой серии.
Качество каждой из хронологий оценивалось на основе традиционных дендрохронологических показателей. Показатель EPS характеризует чувствительность древесно-кольцевых хронологий (ДКХ) к изменению внешних факторов, в зависимости от количества анализируемых образцов, а также показывает, как конкретная ограниченная выборка отражает сигнал популяции или генеральной совокупности; RBAR отражает среднее значение коэффициента корреляции между отдельными сериями [29, 24].
Рис. 2. Орографическая схема Северо-Чуйского хребта с указанием мест отбора образцов на дендрохронологический анализ. Условные обозначения:
1 - ледники; 2 - осевые части хребтов с указанием абсолютных высот; 3 - места отбора образцов.
Рис. 4. Предполья ледников Малый и Большой Актру, с указанием мест отбора образцов. Цифрами обозначены: 1 - участок леса (кедровая площадка), сохранившийся между двух ледников в максимум стадии Актру (около 1700 г. н.э., обоснование даты ниже по тексту); 2 - участок леса, сохранившийся перед фронтом основного языка Малого Актру; 3 - участок леса перед крайней правой частью морены Малого Актру (пульсация конца XVIII в., обоснование даты ниже по тексту); 4, 5, 6 - бровки морен соответствующих ледников.
Актру
Маашей
1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000
1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 1500 1600 1700 1800 1900 2000 Аккем Арыджан
1800 ' 1900 '
1600 1700 1800 1900 2000 EPS
I-1-1-1-1-1-1-г
1600
1700
1800
1900
2000 1500 1600 1700 1800 1900
2000
Рис. 5. Статистические характеристики хронологий Pinus Sibirica Центрального Алтая. В показателях EPS и RBAR сохранена соответствующая размерность единиц.
Таблица 1. Коэффициенты корреляции между среднемесячными показателями температуры и их суммой и ежегодным приростом кедра сибирского.
Месяцы и станции Актруstd Актру^ Аккемstd Аккемres Арыд-жанstd Арыд-жанres Маашейstd Маашей^
VI Akk 0.22 0.35 -0.19 0.19 -0.22 -0.03 -0.29 -0.13
VII_Akk 0.31 0.26 0.01 -0.06 0.24 0.09 0.27 0.13
VIII_Akk 0.23 0.36 0.41 0.36 0.40 0.37 0.34 0.32
V-VII_Akk 0.47 0.53 -0.11 0.12 0.05 0.16 0.01 0.04
VI-VII_Akk 0.36 0.42 -0,13 0,10 0,00 0.04 -0.03 0.00
VI_Kara-t 0.13 0.21 -0.04 0.03 0.01 0.04 -0.08 -0.15
VII_Kara-t 0.26 0.27 0.21 0.13 0.21 0.08 0.30 0.17
VIII_Kara-t 0.03 0.12 0.23 0.14 0.23 0.19 0.24 0.13
V-VII_Kara-t 0.26 0.28 -0.04 -0.01 0.08 0.04 0.03 -0.11
VI-VII_Kara-t 0.25 0.31 0.12 0.11 0.15 0.08 0.14 0.01
VI_Akt 0.17 0.25 -0.25 0.18 -0.30 -0.18 -0.35 -0.21
VII_Akt 0.31 0.21 -0.15 -0.13 0.11 -0.01 0.16 0.04
VIII_Akt 0.19 0.26 0.24 0.25 0.23 0.24 0.19 0.19
V-VII_Akt 0.50 0.32 -0.25 0.12 -0.08 -0.04 -0.09 -0.07
VI-VII_Akt 0.31 0.32 -0.28 0.08 -0.19 -0.16 -0.19 -0.16
Примечания: Akk - метеостанция Аккем (длина выборки 35 лет); Kara-t - метеостанция Кара-Тюрек (длина выборки 66 лет); Akt - метеостанция - Актру (длина выборки 37 лет); std - хронологии индексированные по негативной экспоненте без снятия автокорреляционного тренда; res - индексированные хронологии со снятым трендом автокорреляции. Жирным шрифтом выделены коэффициенты выше (ниже) 0.30.
Таблица 2. Коэффициенты корреляции хронологий кедра между собой и с хронологией Монгун-Тайги [14].
Актруstd Актруres Аккемstd Аккем^ Арыджанstd Арыджан^ Маашейstd Маашей^
Актруstd 1.00 0.53 0.43 0.40 0.32 0.46 0.33
Актруres 1.00 0.44 0.70 0.46 0.58 0.50 0.60
Аккемstd 1.00 0.54 0.46 0.60 0.52
Аккем^ 1.00 0.40 0.57 0.52 0.70
Арыджанstd 1.00 0.63 0.53
Арыджан^ 1,00 0.57 0.71
Монгун-Тай- 0.44 0.41 0.26 0.25 0.18 0.16 0.13 0.15
га std
Монгун-Тайга 0.31 0.49 0.16 0.26 0.18 0.23 0.14 0.21
_res
Примечание: обозначения и геБ - аналогичны таковым в табл. 1. Жирным шрифтом выделены коэффициенты выше 0.40.
Функция отклика древесно-кольцевых хронологий, оценивалась по среднемесячным показателям температуры метеостанций Аккем (2045 м) и Актру (2120 м), расположенных в соответствующих долинах в близи верхней границы леса, а также метеостанции Кара-Тюрек (2600 м), находящейся на водоразделе бассейнов рек Аккема и Кучерлы (рис. 3), на 200 м выше границы молодого лиственничного подроста.
Результаты и обсуждение. Статистические характеристики хронологий со снятой автокорреляцией приведены на рис. 5. Наиболее продолжительная хронология Актру, пригодна для рекон-
струкций на промежутке времени около 500 лет (более 10 серий на период при показате
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.