ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА НА СЕЗОННУЮ ДИНАМИКУ ДЕНДРОФЛОРЫ ТЕБЕРДИНСКОГО ЗАПОВЕДНИКА
В. В. Онищенко, А. Д. Салпагаров, Н. С. Дега
Целью данного исследования является получение фенологических характеристик тридцати древесно-кус-тарниковых видов лесообразователей Тебердинского заповедника, проведение измерений по их росту и развитию в зависимости от тепло-, влаго-накопления и анализ воздействия климатических изменений на их жизненный цикл.
The aim of the research is to obtain phenological parameters of thirty tree-shrub main species of Teberda natural reserve, to measure their growth and development rates depending on warmth and humidity accumulation and to analyze the effect of climate changes on their life cycle.
Стадии роста основных древесно-кустарниковых видов в долине р. Теберды фиксировались по двум пятилеткам с промежутком в двадцать лет (1978— 1982 гг. и 1998—2002 гг.). Климатические показатели регистрировались в те же сроки на метеостанции «Теберда» по II разряду, расположенной в границах основной феноплощадки. Выделение указанных сроков определялось наибольшей полнотой и репрезентативностью имеющейся информации, полученной непосредственно автором. Отдельные моменты в фенологической периодизации дендрофло-ры заповедника заслуживают внимания в контексте дискуссии о глобальном изменении климата.
Потепление климата, как утверждают многие ученые [6, 11 и др.], началось со второй половины XX века, особенно с последней его четверти, которое в бореальных областях сказывается, прежде всего, в увеличении теплых зим.
В горных областях Западного Кавказа потепление климата наблюдается также и в весенне-летнее время, о чем свидетельствуют более ранние сроки наступления фенологических фаз и стадийное отступание ледников [9, 7].
Одним из возможных критериев оценки реакции лесных экосистем на климатические изменения является динамика сезонных изменений их состояния в связи с увеличением или уменьшением приземной температуры воздуха, количества осадков, а также участившихся случаев экстремальных погодных явлений и экзогенных проявлений [3]. При этом лесные экосистемы имеют большие диапазоны толерантности, позволяющие им достаточно легко реагировать на изменения внешней среды, не проявляя ощутимых деформаций в своей структуре. Факт запаздывания ответных реакций лесных экосистем на климатические изменения на десятки и сотни лет, который отмечается многими авторами [1, 2], не распространяется на дендрофенологиче-скую динамику горнолесных экосистем. Адаптиро-
вавшись к условиям весьма ощутимых перепадов гидротермических показателей в горах, сезонный ритм древесно-кустар-никовых видов все же смещается от средних сроков в соответствии с устойчивыми изменениями климатических показателей.
На рисунке 1 изображены фенологические спектры наблюдаемых древесно-кустарниковых видов по средним фенологическим срокам за пять лет наблюдений (1998—2002 гг.). Феноспектры основного набора видового разнообразия дендрофлоры Тебердинского заповедника представляют собой графическую модель сезонного развития наиболее продуктивной (по фитомассе) части ландшафтов, то есть характеризуют сезонную его динамику [5]. Феноспектры позволяют установить последовательность наступления тех или иных сроков, их продолжительность, увязав все это с накоплением тепла и влаги. Для каждой породы спектр разделен на две полосы. В верхней полосе изображается сезонное развитие вегетативных, в нижней — репродуктивных (генеративных) органов. Последовательность расположения генераций выполнена в порядке наступления сроков цветения, с начала вегетации. На рисунке видны индивидуальные особенности сезонных циклов каждой из наблюдаемых популяций. Период от начала набухания мужских сережек у ольхи в феврале (первый срок пробуждения растительности в заповеднике) до окончания листопада у калины обыкновенной и липы бегониелистной в ноябре, (последние сроки осенней фенологии) составляет около 270 суток, следовательно, на зимний покой приходится около 95 суток. Эти сроки не соответствуют строго зимним, весенним и осенним месяцам, так как зимний покой захватывает половину ноября и завершается в середине февраля.
Спектры растений представлены в соответствии с гидротермическим режимом за тот же период наблюдений. Большая часть цветущих видов отмечается с 1-й декады апреля до середины мая.
Для сравнения, на рисунке 2 приведены феноспектры тех же древесно-кус-тарниковых видов за пять прошлых лет наблюдений (1978—1982 гг.). Они показывают, что большая часть цветущих ви-
дов смещается к более поздним срокам — со второй половины апреля до середины мая, то есть в среднем на 10 дней позже. Таким образом, за 20-летний период при одинаковых сроках наблюдений сроки цветения большинства видов смещаются в сторону более ранних дат, что, несомненно, является реакцией на потепление климата. Завершение осенних фенофаз, напротив, тяготеет к более поздним срокам. В этом случае температурный режим, видимо, не является решающим в развитии осенних фенофаз. Кривые изменения климатических параметров отражают характер потепления климата. Максимумы и минимумы температуры воздуха последней пятилетки выше, чем предыдущей. Происходит увеличение выпадающих осадков при одновременном повышении средних температур воздуха.
Исследованиями В. Д. Панова (2000) установлено, что за последние 50 лет (1947—1996 гг.) линейные тренды температуры в Теберде и на Клухорском перевале имеют тенденцию в сторону потепления при одновременном увеличении выпадающих осадков. Частично используя данные этих же рядов за более поздний сорокалетний период, мы установили, что температурный тренд также положительный, но с большим увеличением температуры воздуха и увеличением выпадения осадков [10].
В последней пятилетке отмечается более устойчивая относительная влажность воздуха, с меньшей амплитудой колебания, хотя среднее значение ее несколько ниже, чем в предшествующем периоде наблюдений.
Отмечаются существенные смещения сроков наступления фенофаз в дендро-флоре. При сравнении среднемноголетних фенологических дат по пятилеткам 1978— 1982 и 1998—2002 гг. вполне очевидны весьма существенные изменения в их наступлении. Наступление весенних фенологических фаз: набухание, распускание, развертывание листовых почек, а также появление первых цветков и конец цветения, в совокупности с летним созреванием плодов у большинства видов дендро-флоры сместилось в сторону более ранних дат. Сроки наступления и развития осенних фенофаз, напротив, сдвинуты на несколько более поздние сроки. Сравнивая
№1, 2006
Военная экология
43
Рис. 1. Фенологические спектры древесно-кустарниковых растений Феноплощадки № 1 во взаимодействии с температурой воздуха, влажностью и осадками за 1998—2002 гг.
1—2 — абсолютные минимальные и максимальные температуры воздуха (£С); 3 — осадки (мм); 4 — относительная влажность воздуха (%); 5 — набухание почек; 6 — распускание почек; 7 — развертывание почек; 8 — цветение; 9 — осенняя раскраска листьев; 10 — листопад; 11 — созревание плодов (семян); 12 — рассеивание плодов (семян); 13 — зимний покой; 14 — летняя вегетация
Рис. 2. Фенологические спектры древесно-кустарниковых растений Феноплощадки № 1 во взаимодействии с температурой воздуха, влажностью и осадками за 1978—1982 гг.
1—2 — абсолютные минимальные и максимальные температуры воздуха (£С); 3 — осадки (мм); 4 — относительная влажность воздуха (%); 5 — набухание почек; 6 — распускание почек; 7 — развертывание почек; 8 — цветение; 9 - осенняя раскраска листьев; 10 — листопад; 11 — созревание плодов (семян); 12 — рассеивание плодов (семян); 13 — зимний покой; 14 — летняя вегетация
№1, 2006
43
«среднефоновые»1 сроки по отдельным фенологическим фазам в дендрофлоре Тебердинского заповедника, следует все же констатировать, что отдельные популяции не только не подчиняются общим тенденциям развития весенних фенофаз в условиях потепления климата, а, напротив, весной развиваются даже с задержкой. К таким видам относятся: в фазе набухания листовых почек — клен остролистный, крыжовник обыкновенный, лещина обыкновенная, малина, ольха серая; в фазе распускания листовых почек — бересклет европейский, волчье лыко, клен остролистный; в фазе появления первых цветков — барбарис обык-
новенный, боярышник однопестечный, ольха серая, осина, рябина обыкновенная; в фазе конца цветения — боярышник однопестечный, бук восточный, дуб черешчатый, жимолость лесная. Весьма интересным оказалось единообразие всех видов в фенофазе развертывания листовых почек, когда у всех 100% наблюдаемых видов отмечается тенденция к более ранним срокам наступления данной фе-нофазы. Процентное соотношение видов, у которых отмечена весенняя реакция сроков наступления фенофаз на потепление климата, и динамика других денд-рофенологических показателей отражены в таблице 1.
Таблица 1
Изменение дендрофенологических показателей Тебердинского заповедника по срокам наблюдений
Фенофазы % видов с ранними сроками развития фенофаз Сроки наступления фенофаз Разница сроков наступления фенофаз
19781982 гг. 19982002 гг.
1 2 3 4 5
Набухание листовых почек 64 25.03 21.03 +4
Распускание листовых почек 76 07.04 03.04 +4
Развертывание листовых почек 100 21.04 13.04 +7
Появление первых цветков 68 1.05 27.04 +4
Конец цветения 72 20.05 15.05 +5
Начало созревания плодов 60 05.08 04.08 +1
Начало осеннего расцвечивания листьев 32 05.09 09.09 -4
Начало листопада 32 21.09 25.09 -4
Полное опадение листьев 4 20.10 27.10 -7
В таблице 1 приведены фенофазы, по нашему мнению, легко распознаваемые в природе и исключающие иное толкование при их определении. Развитие исследуемых фенофаз определяет тенденцию поэтапного фенологического развития денд-рофлоры. Указано количество видов, сместивших сроки своего развития в соответствии с изменением гидротермических характеристик (при потеплении климата) по отношению к общему количеству наблюдаемых видов, в процентах.
В таблице 1 приведены также фоновые сроки наступления отдельных фено-
фаз, которые представляют собой средние многолетние (по пятилеткам) сроки, и разница в фоновых с
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.