CC BY
7
Лесной вестник /Forestry Bulletin, 2022. Т. 26. № 5. С. 31-39. ISSN 2542-1468 Lesnoy vestnik /Forestry Bulletin, 2022, vol. 26, no. 5, pp. 31-39. ISSN 2542-1468
Дендроэкологическое исследование роста... Биологические и технологические аспекты лесного хозяйства
УДК 630*561.24 DOI: 10.18698/2542-1468-2022-5-31-39 Шифр ВАК 4.1.6
ДЕНДРОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РОСТА ЕЛИ ШРЕНКА В БОТАНИЧЕСКОМ САДУ МГУ ИМЕНИ М.В. ЛОМОНОСОВА ПО ДАННЫМ АНАЛИЗА ГОДИЧНЫХ КОЛЕЦ
А.А. Епишков1, Д. Е. Румянцев1и, Г.А. Бойко2
1МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), 141005, Московская обл., г. Мытищи, ул. 1-я Институтская, д. 1 2МГУ имени М.В. Ломоносова, Ботанический сад Биологического факультета, 119991, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12
dendro15@list.ru
Впервые на материале ели Шренка (Picea schrenkiana F. et. M.) из Ботанического сада МГУ были получены временные ряды радиального приро ста и на их основе получены датированные хронологии данного вида ели. Апробирована ранее разработанная специфическая методика перекрестной датировки древесно-кольцевых хронологий, пригодная для получения дендрохронологической информации для видов, произрастающих на крайних пределах интродукции. Выявлены выпавшие годичные кольца у ряда деревьев в 2007-2010 гг. Основное неблагоприятное воздействие на рост ели Шренка имело место в 2007 г., после чего у каждого дерева выпало разное число годичных колец (в зависимости от силы повреждения). Методом климаграмм установлено, что основное неблагоприятное воздействие в 2007 г. оказали повышенные температуры воздуха в январе, морозы февраля и последовавшая за этим засуха в начале вегетационного периода. Ключевые слова: перекрестная датировка, интродуценты, выпавшие годичные кольца, древесно-кольцевая хронология
Ссылка для цитирования: Епишков А.А., Румянцев Д.Е., Бойко Г.А. Дендроэкологическое исследование роста ели Шренка в Ботаническом саду МГУ имени М.В. Ломоносова по данным анализа годичных колец // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2022. Т. 26. № 5. С. 31-39. DOI: 10.18698/2542-1468-2022-5-31-39
Дендрохронология — наука, изучающая изменчивость годичных колец вторичной ксилемы древесных растений во временном аспекте. Исследования изменчивости годичных колец имеют многовековую историю. В начале XX в. преимущественно в работах американского ученого Эндрю Дугласа были сформулированы методологические основы данного научного направления [1]. Одним из главных открытий Дугласа был метод перекрестной датировки. В неблагоприятных условиях произрастания перекрестная датировка временных рядов радиального прироста затруднена по причине высокой частоты встречаемости выпадающих годичных колец [2, 3]. Если датировка на основе расчета коэффициентов синхронности затруднена, то может использоваться визуальный осмотр изменчивости годичных колец, при котором фиксируется не только изменчивость их ширины, но и ряд вспомогательных признаков: общий характер роста, наличие мо-розобойных и ложных колец, процент поздней древесины и др. [3, 4].
В настоящее время методы дендрохронологии достаточно хорошо разработаны и продолжают совершенствоваться [5-11]. Результаты дендроэ-кологических исследований, проведенных на основе изменчивости годичных колец, признаются мировым сообществом высоко достоверными.
© Автор(ы), 2022
Значительный объем исследовательских работ посвящен вопросам влияния климата на изменчивость годичных колец ели Шренка в условиях естественного ареала произрастания [12-16]. Любопытно отметить, что первой российской работой, в которой уделяется внимание закономерностям изменчивости годичных колец, по-видимому, был вышедший на немецком языке труд сотрудника Петербургского ботанического сада Александра Ивановича Шренка «Путешествие к северо-востоку Европейской России через тундры самоедов к северным Уральским горам, предпринятое в 1837 г. Александром Шренком» [17]. Второй том этого труда вышел в 1854 г., и, в частности, содержит сведения о том, что с южной стороны ствола дерева формируются более широкие годичные кольца, благодаря чему ствол дерева приобретает эксцентричность.
Цель работы
Цель работы — апробация ранее разработанной методики перекрестной датировки для деревьев, произрастающих на северном пределе возможной интродукции.
Первичная разработка методики выполнена на материале ели Шренка (Picea schrenkiana F. et M.) и ели восточной (Picea orientalis (L.) Link.) из Москвы. В рамках достижения этой цели ранее были обследованы посадки данных видов ели в Главном ботаническом саду им. Н.В. Цицина
Российской академии наук [4]. В данной работе изложены результаты исследований роста ели Шренка в Ботаническом саду МГУ имени М.В. Ломоносова. Природный ареал ели Шренка расположен в горах Тянь-Шаня [6, 18-21]. Этот вид, естественный ареал которого расположен значительно южнее Москвы и территория Москвы и Московской области, по существу, пред-
Таблица 1 Характеристика учетных деревьев ели Шренка (сентябрь 2014 г.)
Characteristics of Schrenk's spruce accounting trees (September 2014)
Рис. 1. Ель Шренка в дендрарии Ботанического сада МГУ
имени М.В. Ломоносова Fig. 1. Schrenk's spruce tree in the arboretum of Moscow State University
ставляет уже северную границу его возможной относительно успешной интродукции [18-20, 22].
Дендрохронологические исследования роста видов интродуцентов, произрастающих у крайней экологической границы своей возможной интродукции, сталкиваются с проблемой «выпадающих» годичных колец. Высокая частота встречаемости «выпадающих» годичных колец, разное число выпавших колец на образцах древесины, ограниченное число пригодных для исследования учетных деревьев затрудняют процедуру перекрестной датировки индивидуальных древес-но-кольцевых хронологий. Тем самым затрудняется построение правильной обобщенной групповой хронологии, характеризующей рост вида в данных природно-климатических условиях, затрудняют выполнение дендрохронологического анализа [3, 4].
Выявление погодных условий, вызывающих формирование выпавших годичных колец, позволяет выявить климатические факторы критически значимые для состояния этих видов деревьев, и затем с помощью учета орографии и разработки технологий ухода может позволить улучшить рост посадок этих видов в урбанизированной среде. Тема исследования соответствует актуальной научной задаче разработки методической базы для расширенного использования дендрохроноло-гической информации в сфере лесного хозяйства и ухода за деревьями в урбанизированной среде [17, 23].
Материалы и методы
В сентябре 2014 г. в Ботаническом саду МГУ имени М.В. Ломоносова (далее — Ботсад МГУ) с учетных деревьев ели Шренка с помощью бурава Пресслера выполнен отбор образцов древесины для дендрохронологических исследований. Керны отбирались по произвольно взятому радиусу, по одному керну с каждого учетного дерева (табл. 1, рис. 1).
Как видно по данным, приведенным в табл. 1, исследуемые учетные деревья характеризуются относительно небольшими для своего возраста размерами. Сопоставление таксационных параметров ели Шренка из Главного ботанического сада им. Н.В. Цицина РАН (ГБС РАН) и из Бот-сада МГУ приведено в табл. 2.
Таким образом, деревья ели Шренка на обоих объектах имеют сопоставимые размеры. Все они уступают по таксационным показателям автохтонной для Московской области ели европейской аналогичного возраста.
На примере ели Шренка и ели восточной из ГБС РАН ранее нами были разработаны методические приемы, которые могут быть использованы
Номер учетного дерева Диаметр на высоте 1,3 м (см) Высота, м Категория состояния Высота отбора керна, м
1 20 15 2 1,5
2 18 14 2 1,5
3 18 14 2 1,5
4 14 13 2 1,5
5 16 14 3 1,5
6 14 14 2 1,5
7 11 10 2 1,5
8 16 12 2 1,5
Примечание. У ели № 1 на высоте 50 см ствол раздвоен.
— № 1 — № 5 № 2 — № 6 №3 №7 № 4 № 8
— Среднее значение
(N-t\D00O(N^VD00OfN^VD00O(N-tlC00O(S^4100O 40vo40vot-~t---t---c-~r-~ooc»ooooooa\CT\o\a\CT\oo®oo^'-H^H
CTSONCTNCTS OS OS OS OS 0\ OS OS OS OS OS О О О О О
rtr4rtrtr4r4rtHHrtrtrtrtr4r4rtrtrtr4(S(S(SN(SMNtS
Год
Рис. 2. Первичные результаты измерения ширины годичных колец у учетных деревьев (№ 1-8) ели Шренка
Fig. 2. Primary results of measuring the width of the annual ring in Schrenk's spruce accounting trees
Таблица
Обобщенные характеристики учетных деревьев ели Шренка на двух объектах Generalized characteristics of Schrenk's spruce accounting trees at two sites
Вид Средний диаметр на высоте 1,3 м (см) Средняя высота, м Средняя категория состояния, балл Число учетных деревьев
Ель Шренка в ГБС РАН 15,6 12 2,5 6
Ель Шренка в Ботсаду МГУ 15,8 13,2 2,1 8
для перекрестной датировки индивидуальных древесно-кольцевых хронологий хвойных видов интродуцентов [4]:
A) использование в качестве эталонной хронологии индивидуальной хронологии дерева с наилучшим состоянием; построение «промежуточной средней» по материалам двух и более датированных между собой хронологий;
Б) итерационный метод формирования эталонной хронологии — последовательный расчет ее на основе средней по всем правильно датированным на данном этапе работы хронологиям;
B) выявление годичных колец со специфической анатомической структурой и проверка гипотезы о том, что характерные кольца сформировались в один и тот же год, отличавшийся своеобразными характеристиками погодного режима;
Ч040\£3г-г-г-00 00 00 00 СТ\0"\СТ\®®®-Н~Н OS OS os os OS OS OS OS OS OS On OS OS о о о о о
Год
Рис. 3. Сравнение хронологий учетных деревьев ели Шренка № 1 и № 2
Fig. 3. Graph comparing the chronologies of Schrenk's spruce accounting trees No. 1 and No. 2
Г) привлечение к процедуре датировки хронологий по иным видам данного рода из числа успешно произрастающих в данном регионе условиях интродукции, а также, если это возможно, то и автохтонных для региона.
Результаты и обсуждение
Сопоставление полученных в результате измерений временных рядов радиального прироста учетных деревьев ели Шренка между собой, а
2
— Промежуточное среднее №3
OS OS OS OS OS OS
о m so os
OO OO OO OO OS OS Оч OS
(N "Л » H sf SO »О SO t^ os o\ o\ OS
osos&\os&\9\Os9\oooo
Год
Рис. 4. Сравнение хронологий учетных деревьев ели Шренка № 2 и № 4
Fig. 4. Graphs of Schrenk's spruce accounting trees No. 2 and No. 4 chronologies
Год
Рис. 5. Сравнение хронологий промежуточного значения
учетных деревьев ели Шренка № 1, 2, 4 и № 3 Fig. 5. Graphs of the intermediate value of Schrenk's spruce accounting trees numbers 1, 2, 4 and No. 3 chronologies
Год
Рис. 6. Сравнение хронологий промежуточного значения
учетных деревьев ели Шренка № 1, 2, 4 и № 5 Fig. 6. Graphs of comparison of the intermediate value of Schrenk's spruce accounting trees numbers 1, 2, 4 and No. 5 chronologies
также с групповой средней хронологией, показало наличие значительной асинхронности в колебаниях прироста (рис. 2).
Так же, как и в ГБС РАН, в качестве эталонной хронологии нами была принята хронология с максимально широкими годичными кольцами, т. е. хронология дерева, для роста которого данная среда наиболее благоприятна (учетное дерево № 2).
Проводилась последовательная визуальная перекрестная датировка хронологий в программе Microsoft Excel, отдельные примеры которой на примере учетного дерева отражает серия графиков (рис. 3-9).
После применения процедуры перекрестной датировки удалось датировать все остальные хронологии между собой (рис. 10). Важную роль в процессе перекрестной датировки играл характерный минимум 1968 г., характерный максимум 1981 г. и характерный максимум 1990 г., повторяющиеся у каждой индивидуальной хронологии. Важно отметить, что характерный максимум
Год
Рис. 7. Сравнение хронологий промежуточного значения
учетных деревьев ели Шренка № 1, 2, 4 и № 6 Fig. 7. Charts for comparing the chronologies of the intermediate value of Schrenk's spruce accounting trees numbers 1, 2, 4 and No. 6
1990 г., который ранее наблюдался нами при исследовании деревьев ели Шренка из ГБС РАН, также наблюдается и при исследовании деревьев ели Шренка из Ботсада МГУ, что говорит об идентичности, реакции прироста деревьев ели Шренка в г. Москва на условия этого года.
На рис. 10 отражены итоги выполненной визуальной датировки индивидуальных дре-весно-кольцевых хронологий и средняя цено-популяционная хронология, построенная после выполнения процедуры перекрестной датировки.
Строение нормально сформированных годичных колец у ученого дерева ели Шренка № 1 отражает микрофото (рис. 11).
Рис. 11 показывает, что также как и в цено-популяции ели Шренка из ГБС РАН в ценопопу-ляции ели Шренка из Ботанического сада МГУ в 2007 г. произошло резкое снижение ширины годичного кольца продолжившееся и в 2008 г. У части деревьев в это время произошло формирование выпавших годичных колец (рис. 12).
— Промежуточное среднее №7
'OVOt--l~~-t--000000000'\0\CT\
0\0\0\GsG\0\Q\0\G\Q\Q\0\
О О О О О
(N ГЧ CS CS CS
Год
Рис. 8. Сравнение хронологий промежуточного значения
учетных деревьев ели Шренка № 1, 2, 4 и № 7 Fig. 8. Charts for comparing the chronologies of the intermediate value of Schrenk's spruce accounting trees numbers 1, 2, 4 and No. 7
— Промежуточное среднее №
Рис. 11. Строение годичных колец у учетного дерева № 1 ели Шренка (слева направо 2014, 2013, 2012, 2011,
2010, 2009, 2008, 2007, 2006 и т. д.)
Fig. 11. The structure of growth rings at the Schrenk's spruce accounting tree No. 1 (left to right 2014, 2013, 2012,
2011, 2010, 2009, 2008, 2007, 2006 etc.)
i^ioo-HTj-t^-omvoovcNmoo 40\ot--t--t--ooooooooa\o\C\
CTSCTN OSOSONOSCTNCTNOSOSOSOS
Рис. 9. Сравнения хронологий промежуточного значения
учетных деревьев ели Шренка № 1, 2, 4 и № 8 Fig. 9. Charts for comparing the chronologies of the intermediate value of Schrenk's spruce accounting trees numbers 1, 2, 4 and No. 8
№1 №2 №3
Рис. 12. Выпавшие годичные кольца учетного дерева № 3 ели Шренка
Fig. 12. Fallen annual rings of the Schrenk's spruce accounting tree no. 3
,-~OOOOOOOOOSOSOSC 04040S0S040S04040404 ООО
Год
Рис. 10. Динамика радиального прироста у учетных деревьев ели Шренка из Ботсада МГУ по итогам перекрестной датировки
Fig. 10. Dynamics of radial growth in Schrenk's spruce accounting trees from the Botanical Garden of Moscow State University based on the results of cross-dating
Рис. 13. Ложное годичное кольцо в ювенильной древесине
учетного дерева № 1 ели Шренка Fig. 13. False annual ring in the juvenile wood of Schrenk's spruce accounting tree No. 1
U 25
О
S 20
í i» &
§ 5
S
§ о
1 -5
■10
я Э
р.
U -15
— Среднее значение 2007
I
S
е
I'll
я * %
Месяц
Рн
s
U
à S
I
О
S §
X
Рис. 14. Сопоставление средних месячных температур воздуха в 2007 г. со среднемноголетними показателями Fig. 14. Comparison of average monthly air temperatures in 2007 with long-term averages
25
20
15
о 0
e
2 10
— Среднее значение 2007
& X
I
2 S
e
& 3
а ю
F
а ю
F
а.
ю §
X
Месяц
Рис. 15. Сопоставление месячных сумм осадков в 2007 г. со
среднемноголетними показателями Fig. 15. Comparison of monthly precipitation amounts in 2007 with long-term averages
При анализе кернов были выявлены ложные годичные кольца (рис. 13). Однако их формирование оказалось приурочено не к отдельному году, а к центральным годичным кольцам керна, т. е. к ювенильной древесине. Годичное кольцо 1979 г. в ценопопуляции из Ботсада МГУ имело нормальную анатомическую структуру.
Причины формирования экстремально узкого годичного кольца или же формирования выпавших годичных колец у ряда деревьев в 2007 г. и в последующие 2008-2010 годы носят климатический характер. Для их выявления был использован метод климаграмм [18, 23].
Данные о динамике средних месячных температур в 2007 г. по сравнению со средними среднемно-голетними показателями за период 1949-2019 гг. отражены на рис. 14. Данные о динамике месячной суммы осадков в 2007 г. по сравнению со средним многолетними показателями за период 1949-2019 гг. отражены на рис. 15.
Анализ рис. 14 и рис. 15 позволяет выделить экстремально теплый январь 2007 г., сменившийся экстремально холодным февралем. По-видимому, деревья ели Шренка вышли из состояния зимнего покоя под воздействием январских оттепелей и затем были повреждены наступившими морозами. Состояние перезимовавших деревьев усугубила засуха в начале вегетационного периода: осадки апреля, мая и в особенности июня оказались значительно ниже нормы. Сочетание подобного рода погодных условий резко отрицательно повлияло на состояние ели Шренка. Выпавшие кольца, начиная с 2007 г. и далее формировались также и у учетных деревьев ели Шренка из Главного ботанического сада РАН [19, 24, 25].
Таким образом, предложенный нами методический подход — выбирать в качестве эталонной хронологии индивидуальную древесно-кольце-вую хронологию, характеризующуюся максимальными для ценопопуляции значениями ширины годичного кольца, оказался эффективным как для деревьев ели Шренка из ГБС РАН, так и для деревьев ели Шренка из Ботсада МГУ. Он был дополнен процедурой последовательных итераций, состоящей из расчета промежуточного среднего между первоначально выбранной хронологией и успешно с датированной второй хронологией, среднего из промежуточной средней и успешно датированной третьей хронологией и так далее. Данные подходы применимы, когда число учетных деревьев ограниченно, а длина временного ряда изменчивости годичных колец невелика.
Выводы
В хронологиях, имеющих многочисленные выпавшие годичные кольца, использование перекрестной датировки на основе расчетов коэффициентов сходства между дендрохронологическими рядами затруднено. Для таких объектов (например, видов хвойных, находящихся на границе возможной интродукции) эффективны следующие приемы: использование в качестве эталонной хронологии индивидуальной хронологии учетного дерева с самыми широкими годичными кольцами, а не средней групповой хронологии; анализ распределения годичных колец аномальной анатомической структуры; привлечение хронологий по родственным видам и перекрестная датировка по методу Дугласа с учетом анализа распределения характерных для рода экстремумов прироста.
Список литературы
[1] Douglass A.E. Climatic cycles and tree-growth. A study the annual rings of trees in relation to climate and solar activity. Washington: Carnegie institution, 1919, 127 p.
[2] Шиятов С.Г. Дендрохронология верхней границы леса на Урале. М.: Наука, 1986. 136 с.
[3] Матвеев С.М. Дендроиндикация динамики состояния сосновых насаждений Центральной лесостепи. Воронеж: Изд-во Воронежского государственного университета, 2003. 272 с.
[4] Румянцев Д.Е., Епишков А.А. Особенности перекрестной датировки индивидуальных древесно-кольцевых хронологий у видов интродуцентов (на примере ели восточной и ели Шренка в условиях г. Москва) // Вестник МГУЛ - Лесной вестник, 2014. № 5. С. 138-145.
[5] Соломина О.Н. Засухи Восточно-Европейской равнины по гидрометеорологическим и дендрохронологиче-ским данным. СПб: Нестор-История, 2017, 360 с.
[6] Ткаченко М.Е. Общее лесоводство. М.; Л.: Гослесбу-миздат, 1955. 599 с.
[7] Cook E.R. A time series analysis approach to tree ring standartization. A dissertation submitted to the Faculty of the School of renewable natural resources. University of Arizona, 1985, 171 p.
[8] Fritts H.C. Tree rings and climate. London. New York -San Francisco: Academic press, 1976, 576 p.
[9] Lipatkin V.A., Rumyantsev D.E. Dendrochronological technology for identifying a place of timber origin // Research J. of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences, 2017, t. 8, no. 2, pp. 2089-2092.
[10] Methods of dendrochronology: application in the environmental sciences / eds. E. Cook, L. Kairiukstis. Kluwer Academic Publishers, 1992, 408 p.
[11] Schweingruber F.H. Tree-rings and Environment. Dendro-ecology. Birmensdorf, Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Researches. Bern, Stuttgart, Vienna, Haupt, 1996, 609 p.
[12] Huo Yu., Grou X., Liu W., Li J., Zhang F., Fang K. Climate-growth relationships of Screnk spruce (Picea schren-kiana) along the altitudinal gradient in the western Tian-shan mountains, northewest China // Trees, 2017, v. 31, pp. 429-439.
[13] Jiao L., Cheng K., Wang Sh., Liu X. Stability evaluation of radial growth of Picea schrenkiana in different age groups in response to climate change in the Earstern
Tianshan Mountains // J. of Mountain Science, 2020, v.17, pp. 1735-1748.
[14] Solomina O., Maximova O., Cook E. Picea Schrenkiana ring width and density at the upper and lower tree limits in the Tien Shan MTS (Kyrgyz republic) as a source of paleoclimatic information // Geography environment sus-tainability, 2014, v. 7 (1), pp. 66-79.
[15] Zhang R., Ermenbaev B., Zhang T., Ali M., Qin L., Sa-tylkanov R. The radial growth of Schrenk spruce (Picea schrenciana Fisch. et Mey.) records he hydroclimatic changes in the Chu River Basin over past 175 years // Forests, 2019, v. 10, pp. 1-11.
[16] Magnustewski M. Dendroecologiczna charakterystyka swierka Schrenka (Picea schrenkiana) w gorah Tien-Shan w Kyrgyzstane. Praca doktorska. Warsawa, Szkola Glow-na Gospodarstwa Wiejskiego, 2013, 116 p. [in Polish]
[17] Румянцев Д.Е. Потенциал использования дендрохро-нологической информации в лесной науке и практике: дис. ... д-ра биол. наук. М.: МГУЛ, 2011. 355 с.
[18] Каппер О.Г. Хвойные породы. М.; Л.: Гослесбумиздат, 1954. 303 с.
[19] Колесников А.И. Декоративная дендрология. М.: Лесная промыш-сть, 1974. 703 с.
[20] Полезные растения СССР. Т. I. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1951. 198 с.
[21] Eckenwalder J.E. Conifers of the world. Portland and London, Timber press, 2009. 720 p.
[22] Древесные растения Главного ботанического сада им. Цицина РАН: 60 лет интродукции / ред. А.С. Демидов. М.: Наука, 2005. 586 с.
[23] Румянцев Д.Е. История и методология лесоводствен-ной дендрохронологии. М.: МГУЛ, 2010. 109 с.
[24] Максимова О.Е. Древесно-кольцевая хронология ели Шренка за последние семь столетий для района ледника Эныльчек на Тянь-Шане // Лёд и снег, 2011. № 1 (113). С. 124-130.
[25] Lovelius N.V. Dendroindication of natural processes and anthropogenic influences. St-Peterburg: World and Fami-ly-95, 1997, 320 p.
Сведения об авторах
Епишков Антон Алексеевич — аспирант МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), kam_ant1983@mail.ru
Румянцев Денис Евгеньевичн — д-р биол. наук, профессор МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), dendro15@list.ru
Бойко Григорий Александрович — ст. науч. сотр. Биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, зав. сектором дендрологии Ботанического сада, ga-boyko@yandex.ru
Поступила в редакцию 02.03.2022. Одобрено после рецензирования 09.06.2022.
Принята к публикации 15.08.2022.
DENDROECOLOGICAL GROWTH RESEARCH FOR PICEA SCHRENKIANA IN BOTANICAL GARDEN OF M.V. LOMONOSOV MOSCOW STATE UNIVERSITY BY TREE-RING DATA ANALYSIS
A.A. Epishkov1, D.E. Rumyantsev1®, G.A. Boyko2
'BMSTU (Mytishchi branch), 1, 1st Institutskaya st., 141005, Mytishchi, Moscow reg., Russia
2Botanical Garden Lomonosov of the M.V. Lomonosov Moscow State University, 1/12, Leninskie Gory, 119991, Moscow, Russia
dendro15@list.ru
Based on the material of the Schrenk's spruce (Picea schrenkiana F. et. M.) from the MSU Botanical Garden, time series of radial growth and dated chronologies of this spruce species were obtained for the first time. A previously developed specific method of cross-dating of tree-ring chronologies has been tested, which is suitable for obtaining dendrochronological information in species growing at the extreme limits of introduction. Fallen annual rings were found in a number of trees in 2007, 2008, 2009, 2010. The main adverse effect on the growth of the Schrenk's spruce took place in 2007, after which each tree had a different number of annual rings (depending on the strength of the damage). By the method of climagrams, it was found that the main adverse effect in 2007 was caused by increased temperatures in January, frosts in February and the subsequent drought at the beginning of the growing season.
Keywords: Cross-dating, introduced species, fallen tree rings, tree-ring chronology
Suggested citation: Epishkov A.A., Rumyantsev D.E., Boyko G.A. Dendroekologicheskoe issledovanie rosta eli Shrenka v Botanicheskom sadu MGU imeni M.V. Lomonosova po dannym analiza godichnykh kolets [Dendroecological growth research for Picea Schrenkiana in Botanical garden of M.V. Lomonosov Moscow State University by tree-ring data analysis]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2022, vol. 26, no. 5, pp. 31-39. DOI: 10.18698/2542-1468-2022-5-31-39
References
[1] Douglass A.E. Climatic cycles and tree-growth. A study the annual rings of trees in relation to climate and solar activity. Washington: Carnegie institution, 1919, 127 p.
[2] Shiyatov S.G. Dendrokhronologiya verkhney granitsy lesa na Urale [Dendrochronology of the upper forest boundary in the Urals]. Moscow: Nauka, 1986, 136 p.
[3] Matveev S.M. Dendroindikatsiya dinamiki sostoyaniya sosnovykh nasazhdeniy Tsentral'noy lesostepi [Dendroindication of the dynamics of the state of pine plantations in the Central forest-steppe]. Voronezh: Voronezh State University, 2003, 272 p.
[4] Rumyantsev D.E., Epishkov A.A. Osobennosti perekrestnoy datirovki individual'nykh drevesno-kol'tsevykh khronologiy u vidov introdutsentov (na primere eli vostochnoy i eli Shrenka v usloviyakh g. Moskva) [Peculiarities of cross-dating of individual tree-ring chronologies in introduced species (on the example of Eastern spruce and Schrenk spruce in the conditions of Moscow)]. Moscow state forest university bulletin - Lesnoy vestnik, 2014, no. 5, pp. 138-145.
[5] Solomina O.N. Zasukhi Vostochno-Evropeyskoy ravniny po gidrometeorologicheskim i dendrokhronologicheskim dannym [Droughts of the East European Plain according to hydrometeorological and dendrochronological data]. St. Petersburg: Nestor-Istoriya, 2017, 360 p.
[6] Tkachenko M.E. Obshchee lesovodstvo [General forestry]. Moscow-Leningrad: Goslesbumizdat, 1955, 599 p.
[7] Cook E.R. A time series analysis approach to tree ring standartization. A dissertation submitted to the Faculty of the School of renewable natural resources. University of Arizona, 1985, 171 p.
[8] Fritts H.C. Tree rings and climate. London. New York - San Francisco: Academic press, 1976, 576 p.
[9] Lipatkin V.A., Rumyantsev D.E. Dendrochronological technology for identifying a place of timber origin // Research J. of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences, 2017, t. 8, no. 2, pp. 2089-2092.
[10] Methods of dendrochronology: application in the environmental sciences / Eds. E. Cook, L. Kairiukstis. Kluwer Academic Publishers, 1992, 408 p.
[11] Schweingruber F.H. Tree-rings and Environment. Dendroecology. Birmensdorf, Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Researches. Bern, Stuttgart, Vienna, Haupt, 1996, 609 p.
[12] Huo Yu., Grou X., Liu W., Li J., Zhang F., Fang K. Climate-growth relationships of Screnk spruce (Picea schrenkiana) along the altitudinal gradient in the western Tianshan mountains, northewest China // Trees, 2017, v. 31, pp. 429-439.
[13] Jiao L., Cheng K., Wang Sh., Liu X. Stability evaluation of radial growth of Picea schrenkiana in different age groups in response to climate change in the Earstern Tianshan Mountains // J. of Mountain Science, 2020, v. 17, pp. 1735-1748.
[14] Solomina O., Maximova O., Cook E. Picea Schrenkiana ring width and density at the upper and lower tree limits in the Tien Shan MTS (Kyrgyz republic) as a source of paleoclimatic information // Geography environment sustainability, 2014, v. 7 (1), pp. 66-79.
[15] Zhang R., Ermenbaev B., Zhang T., Ali M., Qin L., Satylkanov R. The radial growth of Schrenk spruce (Picea schrenciana Fisch. et Mey.) records he hydroclimatic changes in the Chu River Basin over past 175 years // Forests, 2019, v. 10, pp. 1-11.
[16] Magnustewski M. Dendroecologiczna charakterystyka swierka Schrenka (Picea schrenkiana) w gorah Tien-Shan w Kyrgyzstane. Praca doktorska. Warsawa, 2013, Szkola Glowna Gospodarstwa Wiejskiego, 116 p. [in Polish]
[17] Rumyantsev D.E. Potentsial ispol'zovaniya dendrokhronologicheskoy informatsii v lesnoy nauke ipraktike [The potential of using dendrochronological information in forest science and practice]. Diss. Sci. Dr. Moscow: MGUL, 2011, 355 p.
[18] Kapper O.G. Khvoynyeporody [Coniferous breeds]. Moscow-Leningrad: Goslesbumizdat, 1954, 303 p.
[19] Kolesnikov A.I. Dekorativnaya dendrologiya [Decorative dendrology]. Moscow: Lesnaya promyshlennost', 1974, 703 p.
[20] Poleznye rasteniyaSSSR [Useful plants of the USSR]. T. I. Moscow-Leningrad: AN SSSR, 1951, 198 p.
[21] Eckenwalder J.E. Conifers of the world. Portland and London, Timber press, 2009, 720 p.
[22] Drevesnye rasteniya Glavnogo botanicheskogo sada im Tsitsina RAN: 60 let introduktsii [Woody plants of the Main Botanical Garden named after Tsitsin RAS: 60 years of introduction]. Ed. A.S. Demidov. Moscow: Nauka, 2005, 586 p.
[23] Rumyantsev D.E. Istoriya i metodologiya lesovodstvennoy dendrokhronologii [History and methodology of silvicultural dendrochronology]. Moscow: MGUL, 2010, 109 p.
[24] Maksimova O.E. Drevesno-kol'tsevaya khronologiya eli Shrenka zaposlednie sem'stoletiy dlya rayona lednika Enyl'chek na Tyan'-Shane [Tree-ring chronology of the Schrenk spruce over the past seven centuries for the region of the Enylchek glacier in the Tien Shan]. Led i sneg [Ice and snow], 2011, no. 1 (113), pp. 124-130.
Authors' information
Epishkov Anton Alekseevich — Pg. student of the BMSTU (Mytishchi branch), kam_ant1983@mail.ru Rumyantsev Denis Evgen'evich® — Dr. Sci. (Biology), Professor of the BMSTU (Mytishchi branch), dendro15@list.ru
Boyko Grigoriy Aleksandrovich — Senior Researcher at the Faculty of Biology of Lomonosov Moscow State University, Head the Dendrology sector of the Botanical garden, ga-boyko@yandex.ru
Received 02.03.2022. Approved after review 09.06.2022. Accepted for publication 15.08.2022.
Вклад авторов: все авторы в равной доле участвовали в написании статьи Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
Authors' Contribution: All authors contributed equally to the writing of the article The authors declare that there is no conflict of interest
