ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2012, № 5, с. 59-70
_ В ПОРЯДКЕ _
ОБСУЖДЕНИЯ
УДК 630*561.24:630*181:630.113
ЗНАЧЕНИЕ МИКРОЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ДЛЯ РОСТА ЛИСТВЕННИЦЫ ГМЕЛИНА В ЭКОТОНЕ ВЕРХНЕЙ ГРАНИЦЫ ЛЕСА НА ПОЛУОСТРОВЕ ТАЙМЫР*
© 2012 г. В. Е. Бенькова, А. В. Шашкин, М. М. Наурзбаев, А. С. Прокушкин, В. В. Симанько
Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН 660036 Красноярск, Академгородок
e-mail: benkova@ksc.krasn.ru Поступила в редакцию 10.12.2010 г.
Исследовано влияние микроэкологических условий на динамику радиального роста лиственницы Гмелина вдоль топо-экологического профиля, расположенного в среднем течении р. Котуй между верхней границей "редколесье-тундра" и верхней границей сомкнутых лесов (п-ов Таймыр, 70°52'53'' с.ш., 102°58'26" в.д.). На трех пробных площадях в верхней, средней и нижней частях профиля измерены биометрические показатели и ширина годичных колец деревьев; дана характеристика физико-химических и гидротермических свойств почв. Анализ корреляционной связи между индексированными древесно-кольцевыми хронологиями и скользящими двадцатидневными средними значениями температуры воздуха и осадков показал, что в верхней части профиля на границе "редколесье-тундра" реакция деревьев на температуру воздуха проявляется примерно на 10 дней позже, чем в нижней. Предполагается, что сравнительно большая интенсивность радиального роста и лучшие биометрические характеристики лиственницы на границе "редколесье-тундра" обусловлены относительно благоприятными гидротермическими свойствами почвы. Результаты рассматриваются как аргументы в пользу следующей концепции: в пределах экотона верхней границы леса на п-ове Таймыр относительно благоприятные условия для роста взрослых деревьев лиственницы в редколесьях, непосредственно граничащих с тундрой, создаются всегда, независимо от тенденций изменения климата (похолодания или потепления).
Дендроэкология, многолетняя мерзлота, экотон верхней границы леса, лиственница, радиальный рост, климатические факторы, гидротермические свойства почв.
Изменение климата в течение голоцена многократно приводило к изменению положения границы леса. С вековыми периодами потепления (середина XIII в.) и похолодания (Малый ледниковый период, Х1У-Х1Х вв.) климата связывают повышение и понижение верхней границы лиственничников на Полярном Урале и п-ове Ямал [13, 14, 30, 32 и др.]. В последние десятилетия на фоне современных глобальных климатических изменений накапливаются свидетельства проникновения древесной растительности в тундру в высоких широтах, а также возрастания сомкнутости притундровых лесов и увеличения их продуктивности [15, 22, 25, 28, 29, 33]. С.Г. Шиятов,
* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (0904-00179, 09-04-00179, 09-04-00803, 10-04-10052, 10-0401003)
проведя сравнение ландшафтных фотоснимков, сделанных в 1927-1930, 1976, 1999 и 2000 гг., показал, что за последние 30-40 лет произошло смещение верхней границы леса на Полярном Урале на 20-40 м, а за XX в. в целом она поднялась на 60-150 м [18]. Более интенсивное возобновление и продвижение на север ряда древесных видов в горах Скандинавии в течение 1915-1975 гг. отмечено Л. Куллманом [27].
Многочисленными дендрохронологическими исследованиями было показано, что древесно-кольцевые хронологии, полученные в пределах или вблизи лесотундрового экотона, тесно связаны с изменениями летней температуры и хорошо отслеживают текущие и прошлые ее изменения [4, 10, 14, 23 и др.]. В то же время, по результатам ряда работ, связь между ними в последние десятилетия стала несколько слабее [20]. Очевид-
Рис. 1. Линия трансекта на фоне геоморфологических высотных уровней района исследований (3D-проекция) (р. Котуй, п-ов Таймыр).
но, что в высоких широтах с ослаблением роли температуры усилилось влияние на рост деревьев других внешних факторов. Однако задача их выявления усложняется, если рассматривать конкретные лесные биогеоценозы. По результатам аналитических исследований второй группы экспертов МГЭИК [35], экосистемы будут реагировать на возможное изменение климата различным образом, в зависимости от географического положения, структуры экосистем, почвенных и лесорастительных условий, поведения конкретных видов и др. Это в полной мере относится к притундровым лесам, отличающимся высокой чувствительностью к изменению экологической обстановки [6, 8, 18, 25, 27].
Чтобы представить картину сложных взаимоотношений леса с внешней средой в высоких широтах, как подчеркивал Л.К. Поздняков [12], основное внимание следует уделить характеристике специфических особенностей среды. По Л.К. Позднякову, природные условия здесь неблагоприятны для лесных экосистем: во-первых, многолетняя мерзлота и сравнительно низкая температура воздуха обусловливают короткий сезон роста; во-вторых, почва оттаивает на небольшую
глубину, что резко ограничивает доступность питательных веществ; в-третьих, преобладает сильное угнетение самосева и подроста [12].
Самым важным фактором, определяющим относительное равновесие природных процессов в притундровых лесах, произрастающих на многолетней мерзлоте в жестких климатических условиях, является абсолютное доминирование лиственницы. На северном пределе распространения лесной растительности в Сибири древостои на 90% формируют деревья лиственницы Гмелина и на 100% - лиственницы Каяндера в пределах их ареалов [19]. Очевидно, что в процессе эволюции северные популяции лиственницы приобрели ряд признаков, которые обеспечили их абсолютное доминирующее положение. Это проявляется в особенностях строения кроны и семеношения, высокой экологической пластичности, широких возможностях их адаптации к экстремальным мерзлотным условиям и пожарным воздействиям [1]. К таковым относится и высокая чувствительность радиального роста к изменению климатических факторов, в первую очередь, летней температуры [2, 3, 10, 23, 32 и др.]. Однако вопросы установления различий в динамике радиального роста де-
ревьев (интенсивности роста и чувствительности годичного прироста к изменению климатических факторов), развивающихся в пределах одного экотона полярной границы древесной растительности, и выявления экологических факторов, обусловливающих эти различия, остаются актуальными. Очевидно, что эти вопросы напрямую связаны с проблемой продвижения северной границы леса в тундру. Решению означенных вопросов посвящена настоящая работа.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Район исследования
Исследования проводились на п-ове Таймыр, на стыке плато Путорана и Анабарского плато. Общая климатическая характеристика района [11]: субарктический термический режим, сплошное распространение вечной мерзлоты, средняя температура января -29.6 °С, июля - +12.5 °С, среднегодовая температура -13 °С, очень низкие значения годовых осадков (247 мм год-1). Вегетационный период длится 60-65 дней, с середины июня до середины августа. По данным метеостанции "Хатанга", за это время выпадает 4650% годовых осадков, причем, более половины приходится на июнь - начальный период образования годичного кольца. Для этого времени также характерна сравнительно высокая влажность воздуха.
Древостои на 100% состоят из лиственницы Гмелина (Ьапх gmelinii ^ирг.) Rupr.). Вертикальная поясность растительности отчетливо выражена, представлена пойменными, склоновыми и высокогорными растительными ассоциациями. Верхний предел лесных ассоциаций приурочен к высотам 290-380 м над ур. моря. Отдельные особи лиственницы Гмелина, имеющие стланиковую и полустланиковую жизненные формы, встречаются до высоты 400 м.
В долине р. Котуй, в среднем ее течении (70°52'53" с.ш., 102°58'26" в.д.), на юго-юго-западном склоне заложен топо-экологический профиль (высотный трансект) с уклоном 4-7° и протяженностью 2000 м. Закладку трансекта предваряло рекогносцировочное обследование с воздуха с целью выбора типичной для данной местности топо-экологической картины (рис. 1), а также наземное экспертное обследование с целью обязательного соблюдения условия отсутствия пожаров. Нулевой пикет расположен в тундре, вблизи границы "редколесье-тундра", последний - на надпойменной террасе, обрывающейся к ложу реки. Отметим, что такая фитоценотическая
категория лесотундровых сообществ, как редина, в месте исследования отсутствовала. Четко выраженную верхнюю границу леса образуют лиственничные редколесья (определения границы леса и фитоценотических категорий лесотундровых сообществ даны в монографии С.Г. Шиятова [18]).
Выделено три высотных уровня, представляющих смену основных типов фитоценозов. В верхней части склона отчетливо заметен переход от кустарничково-моховой трещинно-пятнистой тундры к лиственничникам кустарниково-кустар-ничково-мохового типа. В средней части доминируют лиственничники кустарничково-мохового, а в нижней - осоково-хвощово-мохового типа. Кустарниковая растительность не образует яруса и представлена пятнами (синузиями) преимущественно из ив и ерника. Растительные сообщества тундры представлены дриадой точечной (Dryas punktata Juz.), видами осок (Carex spp.) и зелеными мхами. В верхней части склона (в пределах 300 м над ур. моря) живой напочвенный покров образован березой карликовой (Betula nana L.), видами ивы (Salix spp.), голубикой (Vaccinium uliginosum L.), печеночным и зеленым мхами (Ptilidium ciliare (L.) Hampe, Aulacomnium palustre (Hedw.) Schwaegr.), в средней части, в пределах 250 м над ур. моря и выше - голубикой и зелеными мхами (A. palustre, Hylocomium splen-dens (Hedw.) Schimp.), в нижней части - березой карликовой, голубикой, видами хвоща (Equisetum spp.) и зеленым мхами (A. palustre).
Вдоль топо-экологического профиля, на упомянутых выше высотных уровнях заложены три пробные площади (пр. пл.): пр. пл. 1 в верхней части склона, на границе "редколесье-тундра", пр. пл. 2 в средней и пр. пл. 3 в нижней части склона, в 300 м от реки и на 40 м выше поверхности воды. Расстояние между пр. пл. 1 и пр. пл. 3 составило 1700 м, перепад высот - 232 м (табл. 1).
Таксационно-биометрическая характеристика древостоев
Таксационно-биометрические показатели дре-востоев получены с использованием общепринятых методик [9]. Для опре
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.