CC BY
98
УДК 630*561.24 ББК 43.4
Н.В. Аовелиус, К.Н. Дьяконов, С.Б. Пальчиков, А.Ю. ретеюм, Д.Е. Румянцев, В.А. Аипаткин, А.В. Черакшев
радиальный прирост сосны в сфагновых сосняках лесной зоны россии и глобальные факторы среды
Исследования влияния глобальных факторов (солнечная и геомагнитная активность, галактические космические лучи) на камбиальную активность сталкиваются с проблемой отделения эффектов вызываемых глобальными факторами от эффектов вызываемых межгодовой изменчивостью климатических факторов на локальных участках местопроизрастания. Одним из возможных путей разрешения данной проблемы может служить построение обобщенной хронологии на основе средних данных по отдельным, удаленным друг от друга регионам в одном типе леса. На материале пробных площадей из 10 регионов России получена обобщенная хронология, характеризующая особенности формирования радиального прироста сосны обыкновенной в сфагновых типах леса лесной зоны России. На ее основе получены количественные характеристики влияния факторов среды космического происхождения на формирование прироста сосны в сфагновых сосняках.
Ключевые слова:
влияние астрофизических факторов на прирост, дендроиндикация, дендрохронология, сосна обыкновенная, формирование прироста древесины.
Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.) имеет обширный ареал - от побережья Атлантического до Тихого океана. В пределах этого ареала для неё характерна широкая амплитуда экологических условий, она заселяет экотопы от крайне сухих, до крайне влажных. Сосняки, произрастающие на сфагновых болотах, со времен работы Пал-ласа (1784) рассматриваются ботаниками в качестве самостоятельной внутривидовой формы. Методами молекулярной генетики было подтверждено существование генетической дивергенции между «суходольными» и «болотными» популяциями сосны [32].
Сфагновые сосняки формируются преимущественно в местах избыточного увлажнения даже на водоразделах, их дре-востои имеют V-Va класс бонитета [32]. Как правило, понижение уровня грунтовых вод в сфагновых сосняках положительно сказывается на росте деревьев, так как при этом улучшаются условия аэрации почвы и протекают сопряженные с этим процессы. Такое улучшение условий аэробного дыхания корней, уменьшает образование ядовитых закисных соединений железа и создаёт условия минерализации торфа микроорганизмами [3-5; 26].
Сфагновые сосняки многократно были основой для изучения закономерностей формирования прироста древесины в пес-сималных условиях роста деревьев в связи с изменениями окружающей среды [1-3; 7; 13; 16; 23; 27; 30; 36; 37; 42].
В комплексе дендроиндикационных исследований изменчивость радиального прироста сосны в сфагновых местах произрастания имеет самостоятельную на-
учную ценность. Во-первых, в связи с непривлекательностью данного объекта для лесоэксплуатации здесь сохранилось значительное количество старовозрастных деревьев. Во-вторых, в пределах лесной зоны сфагновые сосняки являются аналогом объектов с экстремальными условиями произрастания типа верхней, северной и южной границ леса. В таких местах изменчивость радиального прироста лимитируется относительно меньшим количеством факторов, где отчётливо проявляется закон минимума Юстуса Либиха.
Определением влияния солнечной активности на рост древесных растений и другие элементы биосферы, отечественные учёные занимаются с 1940-х годов XX века [6; 10; 14; 18; 20; 21; 33; 38; 40; 41]. Обстоятельные обзоры истории исследования этой проблемы представлены в работах К.Г. Леви и соавторов [11], С.М. Матвеева и Д.Е. Румянцева [24].
Биологический механизм влияния астрофизических факторов на рост деревьев в настоящее время до конца не выяснен. Предполагают, что астрофизические факторы могут влиять на климатические характеристики и таким образом опосредованно воздействовать на камбиальную активность. Отсутствие точного знания о физических причинах климатических аномалий создает ситуацию неопределенности и увеличивает неожиданность решения проблемы. В настоящее время М.Г. Романовским и Р.В. Щекалевым предложена оригинальная гипотеза, объясняющая механизм влияния солнечной активности и межгалактических излучений на формирование годич-
ных колец [31]. В ней постулируется, что в формирование ширины годичного кольца по годам значительный вклад вносит напряженность мутационно-репарационно-го процесса. В основе модели лежит представление о том, что основная проблема, которую особи растений решают на фоне переменной интенсивности мутационного процесса - это защита генома и генофонда от привносимых повреждений. Чтобы исправлять повреждения клеткам (ядрам) необходимо делиться, а организму, ткани - расти. Увеличение скорости мутирования ведет к увеличению интенсивности клеточных делений и возрастанию годичной продукции фитоценозов. Например, прямые измерения длины апикального побега сосны в зависимости от радиационного фона показывают, что с ростом поглощенной дозы излучения вертикальный прирост возрастает на 5-10 см в зависимости от времени и дозы облучения [9]. Подобного рода механизм хорошо объясняет стимулирующее влияние солнечной активности на прирост При достижении критического уровня воздействия ионизирующих излучений митотичес-кая репарация становится малоэффективной, не справляется с новообразованием мутаций и прекращается, продуктивность особей при этом резко падает, что и было зафиксировано в ряде исследований [25].
В естественных условиях основными источниками колебаний уровня мутационного фона могут являться изменения поступающих к поверхности Земли потоков высокоэнергетических частиц космических лучей (солнечное ионизирующее излучение, галактические космические лучи). Галактические космические лучи смешиваются с потоком солнечных лучей. Их интенсивность модифицируется напряженностью магнитного поля Солнца. В периоды снижения напряженности солнечного магнитного поля галактические космические лучи успешно проникают к земной поверхности, усиливая мутационный фон. Согласно мнению М.Г. Романовского, частота мутаций должна определяться суммарным потоком комических лучей, включающим в себя как солнечную, так и галактическую составляющие.
В работе А.А. Козлова [8], выполненной на материале более 2000 кернов, анализируются последствия воздействий Чернобыльской аварии на изменчивость годичных колец, найдено подтверждение гипотезы М.Г. Романовского и Р.С. Щека-лева. Первоначально, при критически высоких уровнях ионизирующего излучения наблюдалось угнетение камбиальной активности. Затем, по мере снижения уровня
излучения, оно наоборот начало оказывать стимулирующее действие на камбиальную активность и способствовало формированию широких годичных колец.
Для целей лесного хозяйства исследование влияния солнечной и геомагнитной активности, галактических космических лучей на прирост древесных растений важно, так как это может помочь совершенствованию методики дендрохронологичес-кой идентификации места происхождения деревьев. Если будет установлена зависимость между изменчивостью их прироста на локальных участках леса с некоторыми глобальными факторами, например, рядами чисел Вольфа, геомагнитной активности или галактическими космическими лучами, то трудоемкость работ по идентификации места произрастания деревьев существенным образом будет сокращена. В настоящее время для идентификации требуется наличие банка эталонных дендрохронологичес-ких рядов для разных типов леса и локальных участков [12]. Выполнение намеченной работы по предотвращению незаконных рубок может позволить предотвратить ущерб, наносимый государству исчисляемый десятками миллиардов рублей [28].
Анализ литературы по влиянию астрофизических факторов на рост деревьев показывает, что на разных объектах и местах их произрастания авторы получали противоречивые результаты. Исследования этого процесса, выполненные одним из авторов [14; 15; 17; 19] показали, что выявленные связи имеют высокую географическую специфичность. Следует учесть, что доза астрофизических факторов, поступающих к разным точкам земной поверхности, относительно мало варьирует. Следовательно, причину вариабельности прироста уместно искать в особенностях локального гидрометеорологического и эдафического режимов. Поэтому наблюдаемая кратковременная (погодичная) изменчивость ширины годичных колец является функцией двух групп переменных: климатических и астрофизических. Можно допустить, что для локальных участков климатические компоненты часто имеют больший вес и таким образом «маскируют» вклад астрофизических факторов в процессе формирования прироста деревьев.
Получение натурных данных по приросту сосны и количественных показателей возможного влияния космических факторов среды на прирост сосны в сфагновых лесах лесной зоны России являются задачами настоящего исследования
При построении обобщенной хронологии годичных колец в объёме лесной зоны
менее значимые особенности прироста сосны из разных регионов взаимно исключаются, а совпадающие показатели увеличиваются и отражают общие характеристики прироста деревьев. Такое же положение и с ёмким разнообразием гидрометеорологических характеристик, а отклик прироста на глобальные астрофизические факторы проявляется более четко.
Проведение исследований по сфагновым соснякам 10 регионов лесной зоны рассматривается нами как аналог построений известных обобщённых хронологий по верхней и северной границам леса [18]. Подтверждением такой аналогии служит группа сфагновых типов леса, которые лучшим образом соответствуют типологическим критериям их единства [32].
Материал для этой работы был собран согласно договору о научном содружестве между ФГУ «Рослесозащита» и ГОУ ВПО «МГУлеса» сотрудниками региональных филиалов Рослесозащиты в период 2010 г. Пробные площади закладывались в таксационных выделах и не имели четко отграниченных размеров. В натуре пробные площади не отбивались, однако для каждого учетного дерева производили определение географических координат с помощью GPS-навигатора. Такой подход позволяет при необходимости гарантированно найти пробную площадь в натуре.
В первую очередь пробные площади закладывались в спелых и приспевающих насаждениях. На каждой пробной площади выполнялось таксационное описание согласно стандартному бланку. Отбор образцов древесины производился с помощью бурава Пресслера с деревьев V класса роста по Крафту, взятие кернов выполнялось на высоте 1,3 м по произвольно выбранному радиусу. Дере-
ловиях образцы - керны укладывали в бумажные конверты, на которых подписывали номера пробной площади и учетного дерева. Конверты с кернами, отобранными на одной пробной площади, собирались в пачки. Отобранные и этикетированные образцы поступали в лабораторию дендрохронологии ООО «Здоровый лес». Характеристика пробных площадей приведена в таблице 1.
Измерения ширины годичных колец выполнено на кернах с помощью прибора Линтаб производства немецкой компании РИННТЕХ с точностью до 0,01 мм, для контроля за правильностью измерений использовалось перекрестное датирование в программе TSAP-Win [29].
Для анализа влияния астрофизических факторов были использованы данные, полученные от заведующего лабораторией космических лучей ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН В.А. Дергачёва [22], из работы К.Г. Леви и соавторов [11], а также из ресурсов Интернета.
В процессе обработки измерений и показателей факторов среды были использованы статистические методы: получения средних, скользящего сглаживания, выборок, расчёта отклонений от многолетней нормы, наложенных эпох, выявления аномалий и графического представления результатов их обработки. Все они многократно применялись в наших работах, что освобождает от необходимости их детального описания [14; 18; 24].
На основании индивидуальных серий по каждому из 10 регионов построена обобщённая серия годичных колец в единицах измерений (табл. 2), по ней рассчитаны индексы годичных колец путём нормирования от 10-летней календарной нормы (табл. 3). Такое нормирование дало возможность нивелировать «кривую большого
вья, имеющие наклон ствола, в число учётных не включались. При достаточном количестве деревьев на выделе отбор образцов кернов производился с 20 учетных деревьев, по одному керну с каждого учетного дерева. Для каждого учетного дерева выполнялось описание согласно стандартному бланку. Отобранные в полевых ус-
Таблица 1
Сосняки сфагновые - основа обобщённой серии прироста сосны
в лесной зоне
Субъект РФ Обозначения пробных площадей Продолжительность серии Кол. деревьев, шт./ кол-во измерений
Ленинградская область лопп 5 1862-2010 18/1895
Новгородская область нопп 7 1880-2010 20/2297
Владимирская область Мпп16с 1866-2009 29/2127
Нижегородская область Нпп235с 1748-2009 20/2814
Республика Башкортостан рбпп 3 1791-2010 15/2493
Курганская область кгпп 5 1854-2010 12/1575
Тюменская область тмпп 5 1886-2010 19/1439
Красноярский край ккпп 4 1701-2010 19/1879
Республика Тыва твпп 3 1945-2010 20/1030
Иркутская область иопп 5 1951-2010 19/992
Всего: 191/18541
о О
роста» и выявить даты наиболее значимых отклонений прироста годичных колец.
Анализ повторяемости величин прироста обобщённой серии (табл. 2) приведён на рис. 1, позволяющий проследить какое количество процентов встречается каждое измерение в диапазоне от 0,25 до 2,35 мм.
Данные о суммарной вероятности отклонений прироста от нормы в обобщённой серии индексов (табл. 3) представлены на рис. 2, на котором их минимальные и максимальные значения составляют лишь доли процентов, а максимальная повторяемость приходится в диапазоне 100-110%. Определение суммарной вероятности встречаемости прироста в долях миллиметра (рис. 1) и отклонениях от нор-
обобщённая серия годичных колец сосны, лесной зоны россии
мы (рис. 2) дало возможность получить представление о диапазоне их изменений за 310 лет.
2,05 2,35
Рис. 1. Суммарная вероятность встречаемости величин прироста сосны (в процентах) в сфагновых сосняках лесной зоны России.
Таблица 2
, произрастающей в сосняках сфагновых (в сотых долях мм)
годы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1700 224,0 142,0 118,0 112,0 110,0 85,0 90,0 89,0 148,0 116,0
1710 81,0 70,0 54,0 57,0 63,0 73,0 79,0 59,0 44,0 46,0
1720 78,0 52,0 35,0 41,0 32,0 49,0 23,0 31,0 29,0 27,0
1730 40,0 52,0 91,0 80,0 68,0 84,0 101,0 117,0 106,0 126,0
1740 83,0 72,0 71,0 72,0 57,0 72,0 90,0 73,5 71,5 60,5
1750 51,0 40,0 56,5 50,5 90,5 74,5 75,0 79,5 83,5 91,0
1760 96,5 76,5 95,0 79,5 94,8 90,0 93,8 76,3 89,3 91,8
1770 78,5 75,5 49,8 62,5 62,5 64,5 69,3 67,8 68,5 80,8
1780 74,5 62,3 80,0 72,5 43,8 72,5 65,8 60,3 42,5 39,0
1790 57,3 31,2 37,7 36,3 45,3 45,5 69,2 65,8 66,1 72,0
1800 68,6 73,1 70,6 72,3 76,3 73,6 81,8 80,4 85,5 72,8
1810 73,5 66,2 51,7 49,8 65,1 51,9 63,7 62,0 77,7 94,1
1820 108,1 105,3 79,1 84,5 82,2 77,0 69,1 62,1 75,6 75,0
1830 92,9 92,9 96,7 99,7 89,9 90,7 87,4 82,6 77,1 52,9
1840 42,0 39,9 44,1 43,9 38,9 43,1 47,9 43,3 52,4 56,2
1850 70,2 71,2 75,4 89,7 113,8 123,1 112,9 95,0 97,5 86,4
1860 77,0 117,0 119,5 99,0 86,5 174,1 112,3 169,7 121,7 114,4
1870 102,8 104,8 108,5 94,9 89,9 91,4 88,2 80,6 86,0 75,2
1880 74,0 70,3 69,3 68,5 78,7 75,7 84,1 69,8 69,4 60,9
1890 55,0 51,4 53,7 60,7 73,3 88,4 73,2 58,2 88,6 97,4
1900 96,8 76,7 85,1 80,2 85,4 77,1 71,0 83,7 83,6 104,6
1910 121,2 126,6 111,1 108,9 108,0 111,8 110,4 98,1 110,9 111,6
1920 119,8 137,4 120,1 130,6 141,2 137,6 142,7 142,8 131,8 123,9
1930 110,5 111,6 108,3 104,4 105,4 106,7 117,7 117,5 116,3 129,8
1940 125,2 120,8 127,5 120,1 133,8 128,2 129,9 134,6 133,6 136,7
1950 170,7 159,8 161,7 140,0 156,4 150,9 158,8 169,4 171,2 159,8
1960 155,0 165,3 161,7 139,7 137,8 131,2 149,7 143,8 128,6 130,0
1970 131,8 124,5 116,0 128,3 115,8 119,2 114,0 122,3 112,5 103,2
1980 105,7 95,1 98,2 106,9 105,5 109,7 107,4 92,5 93,7 105,2
1990 98,1 91,1 94,9 98,8 92,9 81,4 91,1 88,5 95,8 104,1
2000 102,8 101,4 95,3 98,3 102,3 93,9 107,2 104,9 95,0 69,2
%
0,25 0,55 0,85 1,15 1,45 1,75 мм
Таблица 3
Обобщённая серия индексов годичных колец сосны, произрастающей в сосняках
сфагновых лесной зоны России
Годы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1700 181,5 115,1 95,6 90,8 89,2 68,9 72,9 72,1 119,9 94,0
1710 129,4 111,8 86,3 91,1 100,6 116,6 126,2 94,3 70,3 73,5
1720 124,6 131,0 88,2 80,6 80,6 123,4 57,9 78,1 73,1 68,0
1730 46,3 60,1 105,2 92,7 78,8 97,1 116,8 135,3 122,6 145,7
1740 114,9 99,7 98,3 99,7 78,9 99,7 124,6 101,7 99 83,7
1750 73,7 57,8 81,7 73,0 130,8 107,7 108,4 114,9 120,7 131,5
1760 109,3 86,6 107,6 90,0 107,4 101,9 106,2 86,4 101,1 104,0
1770 115,5 111,0 73,2 91,9 91,9 94,9 101,9 99,7 100,7 118,8
1780 121,5 101,6 130,5 118,3 71,5 118,3 107,3 98,4 69,3 63,6
1790 121,5 101,6 130,5 118,3 71,5 118,3 107,3 98,4 69,3 63,6
1800 108,9 135,4 71,7 69,0 86,1 86,5 131,6 125,1 125,7 136,9
1810 90,9 96,8 93,5 95,8 101,1 97,5 108,4 106,5 113,3 96,4
1820 132,2 128,7 97,5 103,3 100,5 94,1 111,8 76,6 92,4 91,7
1830 107,7 107,0 112,1 115,5 104,2 105,1 101,3 95,7 89,3 61,3
1840 92,9 88,3 97,6 97,1 86,1 95,4 106,0 95,8 115,9 124,3
1850 75,1 76,2 80,7 95,9 121,7 131,7 120,8 101,6 104,3 92,4
1860 64,7 98,2 100,3 83,1 72,6 146,2 94,3 142,5 102,2 96,1
1870 111,5 113,7 117,7 102,9 97,5 99,1 95,7 87,4 93,3 81,6
1880 102,6 97,5 96,1 95,0 109,2 105,0 116,7 96,8 96,3 84,5
1890 78,6 73,4 76,7 86,7 104,7 126,3 104,6 83,2 126,6 139,2
1900 114,7 90,9 100,8 95,0 101,2 91,4 84,1 99,2 99,1 123,9
1910 108,4 113,2 99,4 87,1 96,6 100,0 98,8 87,8 99,2 99,8
1920 90,2 103,5 90,4 98,4 106,3 103,6 107,5 107,5 99,3 93,3
1930 98,0 98,9 96,0 92,6 93,4 94,6 104,4 104,2 103,1 115,1
1940 97,1 93,7 98,8 93,1 103,7 99,4 100,7 104,4 105,1 106,0
1950 106,8 99,9 101,1 87,6 97,8 94,4 99,3 106,0 107,1 99,9
1960 107,4 114,6 112,1 96,8 95,5 90,9 103,8 99,7 89,1 90,1
1970 111,0 104,8 97,7 108,0 97,5 100,3 96,0 103,0 94,7 86,9
1980 103,6 93,2 96,3 104,8 103,4 107,6 105,3 90,7 91,9 103,1
1990 104,7 97,2 101,3 105,5 99,2 86,9 97,2 94,5 102,3 111,1
2000 106,0 104,5 98,3 101,3 105,5 96,8 110,5 108,2 97,9 71,3
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 повторяемость К%
Рис. 2. Суммарная вероятность повторяемости отклонений от нормы (К%) прироста сосны.
По данным обобщённой серии измерений построена дендрограмма 10-летних
средних приростов сосны (рис. 3), позволяющая проследить многолетние изменения прироста сосны в сфагновых местах её произрастания. По датам выдающихся максимумов 1760, 1860, 1950-х гг. прослеживаются вековые колебания роста сосны. Минимумами 1720, 1840-х гг. отмечается период минимальных приростов сосны. В географической литературе он получил название времени «малой ледниковой эпохи» [39]. В этот период наиболее отчётливо проявляются внутривековые колебания прироста сосны. В годы с 1840-х до 1950-х гг. прослеживается тренд увеличения прироста сосны, на фоне которого проявился глубокий минимум 1890-х годов и начинается отсчёт потепления Арктики.
Рис. 3. Обобщённая серия годичных колец сосны, произрастающей в сосняках сфагновых лесной зоны России (средние 10-летние: 1701 -1710, 1711- 1720 гг. и т.д.). В 1 мм - 100 ед. шкалы окуляр-микрометра.
После расчёта индексов появилась возможность определить диапазон их колебаний от минимального 64,7 в 1729 году до максимального 127,1% в 1729 году. Фрагмент серии индексов с 1900 по 2010 гг. приведён на рис. 3, по которому определены даты аномально больших и малых приростов годичных колец с 1900 по 2010 годы (табл. 4).
На основании обобщенной хронологии по ширине годичного кольца был произведен расчет индексов прироста как отклонения от средней для десятилетия нормы прироста. Результаты расчета приведены на графике на рис. 4.
1961
1906
1903 1913 1923 1933 1943 1953 1963 1973 1983 1993 2003 годы
Рис. 4. Фрагмент дендрограммы индексов годичных колец сосны сфагновых мест, произрастания в 10 регионах России.
щенной хронологии по лесной зоне Евразии действительно позволило выделить ярко выраженную астрофизическую компоненту изменчивости прироста в сфагновых сосняках. Это подтверждает гипотезу о том, что астрофизические факторы могут влиять на прирост древесины не только за счет модификации климатических характеристик, но и непосредственного воздействия на активность камбия в стволах деревьев.
Выделенные даты аномалий (табл. 4) были положены в основу в качестве реперов для определения внутригодовых и многолетних изменений глобальных факторов природной среды, создающих оптимальные или пессимальные условия для роста деревьев в сфагновых сосняках 10 регионов лесной зоны России.
Для получения представлений об изменении факторов среды во все фазы фенологического развития деревьев был проведён анализ их распределения не за календрный год, а за 24 месяца. Это позволило оценить их распределение в периоды вегетации и относительного покоя накануне и в год аномально больших и малых приростов сосны. На рис. 5 приведён результат анализа солнечной активности накануне и в годы больших (Б) и малых (М) приростов сосны. Обращает на себя внимание значительно больший диапазон изменений чисел Вольфа накануне и в годы больших приростов, что подтверждается линейным трендам. Для больших приростов сосны характерна высокая солнечная активность. Как следует из нижней кривой, к числу месяцев с критическими условиями для роста сосны следует отнести апрель месяц накануне и февраль, июнь в годы аномалий. Наблюдается отчётливая противофаза во внутригодовом распределении чисел Вольфа. Для года предшествовавшего году формирования годичного кольца коэффициент корреляции между рядами составляет -0,4, для года формирования годичного кольца - -0,7.
На рис. 6 приведены результаты анализа геомагнитной активности накануне и в годы аномальных приростов сосны, позволяющие проследить отчётливо выраженный сезонный ход со значительно большими её различиями накануне дат с
На графике четко прослеживается цикличность в изменении индексов прироста, близкая к 11-летнему циклу солнечной активности. Таким образом, построение обоб-
Таблица 4
Даты экстремальных значений прироста годичных колец сосны в сфагновых сосняках и индекс отклонений от многолетней нормы
годы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
макс. 1911 1920 1927 1939 1949 1961 1973 1985 1992 2001
индекс 105,9 103,2 104,8 105 106,7 108,2 103,8 103,5 102,4 104,4
мин. 1906 1916 1923 1934 1944 1955 1968 1981 1990 1997
индекс 94,2 94,2 97,8 95,1 95,1 96,0 94,7 94,9 97,5 96,0
ГэВ 1100
+
в годы аномалий
\ ^ 4 накануне
Рис. 5. Солнечная активность накануне и в годы аномально больших (Б) и малых (М) приростов сосны.
X
накануне
Рис. 6. Геомагнитная активность (аа) накануне и в годы аномально больших (Б) и малых (М) приростов сосны.
аномальным приростом. У геомагнитной активности, как и солнечной, в годы аномалий наблюдалось уменьшение амплитуды колебаний во вторую часть года, но параллельность хода её значений отличается коэффициетами корреляции 0,79 и 0,91 соответственно.
На рис. 7 приведён результат анализа внутригодовых показателей галактических космических лучей накануне и в годы аномальных приростов сосны. Увеличение галактических космических лучей характерно для аномально большого роста сосны, а для малых приростов характерно их снижение. Накануне аномальных приростов наблюдается слабая параллельность изменения галактических космических лучей (коэффициент корреляции 0,064), в годы аномальных приростов она меняется на отрицательную (-0,64).
Особый смысл приобретает сравнение двух рисунков: солнечной активности (рис. 5) и галактических космических лучей (рис. 7), показывающий абсолютную противоположность их распределения, что лучшим образом подчёркивает ход линейных трендов. В то же время тренды геомагнитной активности имеют отчётливое снижение, следовательно, снижение солнечной и геомагнитной активности не препятствуют притоку галактических космических лучей в годы аномально больших приростов сосны.
Рис. 7. Галактические космические лучи (ГэВ) накануне и в годы аномально больших (Б) и малых (М) приростов сосны.
Выявление многолетних изменения солнечной активности и галактических космических лучей относительно реперов больших и малых величин прироста сосны проведено методом наложенных эпох, его результаты показаны на рисунках 8 и 9. В общих чертах они имеют абсолютно противоположный ход. При увеличении солнечной активности за три года до максимума прироста в той же последовательности происходит снижение галактических космических лучей накануне аномальных приростов. Такая же симметричная противофаза в распределении чисел Вольфа и галактических комических лучей наблюдается после прохождения экстремальных значений. Причём в эпоху максимальных значений солнечной активности имеет место снижение амплитуды галактических космических лучей. Эта симметричная зависимость подчёркивает высокую связь их параметров в формировании среды в глобальном масштабе. Через отношение амплитуд (в %), описывающих изменение каждого из факторов, есть возможность определить количественную характеристику их параметров. Амплитуда колебания чисел Вольфа в эпоху максимума 65,23 (94,4 - 29,17), их отношение 323,6% , а в эпоху минимума 41,9 (80,31 - 38,41), их отношение 209,1; отношение амплитуд 155,7%.
Рис. 8. Распределение чисел Вольфа в годы больших (Б) и малых (М) приростов сосны в сфагновых местах произрастания лесной зоны России. Коэф. кор. -0,8.
-5
-3
-2 -1 ГОДЫ
□
2
3
4
5
Б
Для рядов, отраженных на рис 8, амплитуда колебания галактических космических лучей в эпоху максимума составляет 621,45 (1228,25 - 606,8), их отношение 202,4%, а в эпоху минимума 866,5 (1462,0 -595,5), их отношение 245,5%; отношение амплитуд 71,7%. Различия отношений солнечной активности и галактических космических лучей в годы максимальных и минимальных приростов сосны свидетельствуют об уровне положительной или отрицательной значимости анализируемых факторов для роста деревьев.
-3
ношение космических факторов среды: солнечной и геомагнитной активности, галактических космических лучей в годы с большим приростом к данным в годы с малым. На рис. 10 в противофазе проявляются наиболее значимые и близкие по величине амплитуды колебаний солнечной активности и галактических космических лучей, при значительно меньших значениях геомагнитной активности.
220
Рис. 10. Отношения факторов среды в годы большими приростами годичных колец к данным в годы с малым: чисел Вольфа (Ш), галактических космических лучей (ГэВ), геомагнитной активности (аа).
Подводя итоги работы, есть основание сделать общие выводы:
1. Считать перспективным построение обобщённой хронологии по сфагновым соснякам территории 10 субъектов РФ в лесной зоне России для целей анализа влияния глобальных факторов среды на формирование прироста деревьев;
2. Методика создания обобщённой серии сфагновых сосняков с учётом единства их типологии может быть использована для других типов леса.
Рис. 9. Галактические космические лучи (ГэВ), приходящие к границе атмосферы в эпохи больших (Б) и малых (М0 приростов сосны в сфагновых местах произрастания в лесной зоны России. Коэф. кор. - 0,51. Источник [32].
Выявленные особенности возможного влияния космических факторов на процесс роста сосны в сфагновых местах произрастания лесной зоны в годы 11-летнего цикла активности Солнца могут быть использованы для предвычисления направленных изменений роста сосны на основании гелиофизического прогноза.
Подтверждением достоверности приведённых исследований является от-
Список литературы:
[1] Бабиков Б.В., Косарев В.П., Тимофеев А.И. Исследование роста осушенных сосновых древостоев на стационаре Малиновский (Ленинградская область) // Материалы совещания «Лесные стационарные исследования: методы, результаты, перспективы». - Тула: Гриф и К о, 2001. - с. 391-394
[2]. Битвинскас Т.Т. Дендроклиматические исследования. Л.: Гидрометеоиздат, 1974 - 172 с.
[3] Ваганов Е.А., Качаев А.В. Дендроклиматические анализ роста сосны в лесоболотных фитоценозах Томской области // Лесоведение. - 1992, № 6. - С. 3-10.
[4] Вомперский С.Э. Биологические основы эффективности лесоосушения. - М.: Наука, 1968 - 312 с.
[5] Денисенков В.П. Основы болотоведения. - СПб.: СПГУ, 2000 - 224 с.
[6] Дмитриева Е.В. Динамика текущего прироста древостоев основных групп типов сосновых лесов Бузулукского бора и возможности ее прогнозирования // Лесное хозяйство. - 1987, № 2. - С. 51-53.
[7] Дружинин Н.А., Вернодубенко В.С., Пестовский А.С. Изменчивость радиального прироста сосны на разном удалении от осушительного канала // Труды Санкт-Петербургского Научно-иследова-тельского института лесного хозяйства. - 2010, Вып. 3 (23). - С. 116-121.
[8] Козлов А.А. Чернобыльская авария и годичное кольцо.// Материалы всероссийского совещания «Дендрохронология: достижения и перспективы». Красноярск, 2003 - с. 27-28.
[9] Козубов Г.М., Таскаев А.И. Радиоэкологические и радиобиологические исследования древесных растений. - СПб.: Наука, 1994 - 256 с.
[10] Костин С.И. Связь колебаний прироста деревьев с солнечной активностью // Лесное хозяйство. -1965, № 4. - С. 12-14.
[11] Леви К.Г., Задонина Н.В., Язев С.А., Воронин В.И., Наурзбаев М.М., Хантемиров Р.М. Гелиогеодина-мика: природные аспекты глобальных солнечных минимумов. В 3 т. - Ируктск, ИГУ, 2012 - 1747 с.
6
5
4
3
2
0
2
3
4
5
6
[12] Липаткин В.А., Пальчиков С.Б., Румянцев Д.Е., Крылов А.М., Жаворонков Ю.М., Уткина Е.С., Епишков А.А., Доставалов Е.А., Черакшев А.В., Владимирова Д.В. Итоги и перспективы разработки технологии идентификации места происхождения древесины на основе дендрохронологической информации // Материалы международной конференции «Дендро 2012: перспективы применения древесно-кольцевой информации для целей охраны, воспроизводства и рационального использования древесной растительности». - М.: МГУЛ, 2013 - С. 47-49.
[13] Ловелиус Н.В. Дендрохронологические данные сосны болотной как показатель условий среды // Материалы Всесоюзного совещ., научной конференции по вопросам дендрохронологии и дендрок-лиматологии. - Вильнюс, 1968. - С. 133.
[14] Ловелиус Н.В. Колебания прироста древесных растений на верхнем пределе распространения // Из. ВГО. Т. 102. - 1970, вып. 2. - С. 170-172.
[15] Ловелиус Н.В. О создании эталонной дендрохронологической шкалы // XXIII Герценовские чтения. География и геология. - Л., 1970. - С. 109-111.
[16] Ловелиус Н.В. Прирост сосны на болотах в связи с изменениями условий среды // Изв. ВГО. Т. 103. -1971, вып. 1. - С. 57-58.
[17] Ловелиус Н.В. Колебания прироста древесных растений в 11-летнем цикле солнечной активности // Ботан. журн. Т. 57. - 1972, № 1. - С. 64-68.
[18] Ловелиус Н.В. Изменчивость прироста деревьев. Дендроиндикация природных процессов и антропогенных явлений. - Л.: Наука, 1979 - 231 с.
[19] Н.В. Ловелиус. Дендроиндикация. - СПб: ПАНИ. 2000. - 313 с.
[20] Ловелиус Н.В. Космические реперы как основа выявления ритмов в элементах атмосферы, гидросферы, биосферы // Общество. Среда. Развитие. - 2013, № 1. - С. 239-243.
[21] Ловелиус Н.В., Ретеюм А.Ю. Колебания роста лиственницы в редколесье северной тайги самом северном острове леса «Ары-Мас» // Общество. Среда. Развитие. - 2011. № 1. - С. 239-243.
[22] Ловелиус Н.В., Трофимова А.Д. База дендроиндикационных данных Среднего и Южного Сихотэ-Алиня. - Санкт-Петербург: РГПУ им. А.И. Герцена , 2012 - 55 с.
[23] Ляэнеланд А.И. О связи прироста болотных сосен с метеорологическими показателями // Тезисы докладов III Всесоюзной конференции по дендроклиматологии «Дендроклиматические исследования в СССР». - Архангельск, 1978.
[24] Матвеев С.М., Румянцев Д.Е. Дендрохронология. - Воронеж: ВГЛТА, 2013 - 139 с.
[25] Мусаев Е.К. Сезонный рост и строение годичных колец сосны обыкновенной в зоне Чернобыльской катастрофы // Лесоведение. - 1996, № 1. - С. 16-29.
[26] Орлов А.Я, Кошельков С.П. Почвенная экология сосны. - М.: Наука, 1971 - 323 с.
[27] Петрик Н.И., Феклистов П.А. Учет эффективности лесоосушения дендроклиматическим способом в некоторых типах леса Архангельского лесхоза // Тезисы докладов III Всесоюзной конференции по дендроклиматологии «Дендроклиматические исследования в СССР». - Архангельск, 1978. - 174 с.
[28] Пальчиков С.Б. Нелегальные рубки и меры по их предупреждению // Лесной Вестник. - 2013, № 4 (96). - С. 124-126.
[29] Пальчиков С.Б., Румянцев Д.Е. Современное оборудование для дендрохронологических исследований // Вестник Московского Государственного Университета Леса - Лесной вестник. - 2010, № 3 (72). - С. 46-51.
[30] Румянцев Д.Е. Влияние климатических факторов на рост сосны в Южной Карелии // Лесоведение. -2004, № 5. - С. 73-75.
[31] Романовский М.Г., Щекалев Р.В. Лес и климат Центральной полосы России. - М: ИЛ РАН, 2009. - 65 с.
[32] Рысин Л.П., Савельева Л.И. Сосновые леса России. - М.: КМК, 2008 - 289 с.
[33] Скрябин М.П. Вековые циклы природных условий и боровая лесная растительность лесостепи // Материалы по изучению причин усыхания дуба в лесостепной зоне / Труды ВГЗ, Вып. Ш. - М., 1946. - С. 89-108.
[34] Скрябин М.П. Условия среды и взаимоотношения между древесными породами в Усманском бору в ходе последнего векового цикла // Труды ВГЗ, Вып. 14, 1964. - С. 42-46.
[35] Стожков Ю.И., Свиржевский Н.С., Базилевская Г.А., Свиржевская А.К., Квашнин А.Н., Крайнев М.Б., Махмутов В.С., Клочкова Т.И. Потоки космических лучей в максимуме кривой поглощения в атмосфере и на границе атмосферы (1957-2007) / Препринт 14. - М.: Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, 2007. - 77 с.
[36] Стравинскине В.П. Динамика ранней и поздней древесины в годичных кольцах деревьев и ее изменение вследствии осушения // Лесоведение. - 1983, № 6. - С. 29-34.
[37] Тишин Д.В., Чижикова Н.А., Чугунов Р.Г. Оценка влияния климатических факторов на радиальный прирост сосны (Pinus sylvestris L.) сфагнового болота Волжско-Камского заповедника // Материалы конференции «Дендро 2012: перспективы применения древесно-кольцевой информации для целей охраны, воспроизводства и рационального использования древесной растительности». - М.: МГУЛ, 2012 - 72 с.
[38] Феклистов П.А., Евдокимов В.Н., Барзут В.М. Биологические и экологические особенности роста сосны в северной подзоне Европейской тайги. - Архангельск: ИПЦ АГТУ, 1997. - 140 с.
[39] Шнитников А.В. Внутривековая изменчивость компонентов общей увлажненности. - Л.: Наука, 1969 - 244 с.
[40] Чижевский А.Л. Земное эхо солнечных бурь. Второе издание. - М.: Мысль. 1976. - 367 с.
[41] Чижевский А.Л.. Космический пульс жизни. Земля в объятьях Солнца. Гелиотараксия. - М.: Мысль. 1995. - 768 с.
[42] Linderholm H.M., Moberg A., Grudd H. Peatland pines as climate indicators? A regional comparison of the climatic influence on Scots pine growth in Sweden // Canadian Journal of Forest research. Vol. 32. - 2002, № 4. - P. 1400-1410.
