CC BY
97
УДК 634.942+551.5
А. И. ГРИГОРЬЕВ щ Т. В. КАРНАУХОВА И
Омскии государственный педагогический университет
Кокшетауский государственный университет им. Ш. Уалиханова, Республика Казахстан
ДИНАМИКА РАДИАЛЬНОГО ПРИРОСТА СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ В УСЛОВИЯХ КАЗАХСКОГО МЕЛКОСОПОЧНИКА_____________________________________
В статье рассматриваются особенности динамики радиального прироста сосны обыкновенной в климатических условиях степной зоны на территории северной части Казахского мелкосопочника.
Ключевые слова: ширина годичного кольца, динамика радиального прироста, камбиальная активность, цикличность.
Одной из важнейших экологических проблем в настоящее время является оценка степени связи между растениями и условиями произрастания. Разработка вопросов биоиндикации имеет длительную историю, однако ряд аспектов временной и пространственной изменчивости роста и развития древесных растений в критических условиях, рассматривались недостаточно и по настоящее время не решены.
Одним из основных показателей изменчивости экологических условий произрастания древесных растений является радиальный прирост, который, в свою очередь, отражает характер состояния окружающей среды обширных территорий. Вместе с тем использование метода дендроиндикации позволяет выявлять циклические колебания природных процессов и масштабы антропогенных воздействий, а также степень устойчивости древесных растений.
Указания на возможность использования годичных колец деревьев в экологических целях имеет длительную историю [1]. При изучении данной проблемы значительное внимание исследователей было обращено на выявление характера влияния климата на древесную растительность и составление на этой основе прогноза ее изменений [2 — 7].
В связи с этим следует рассмотреть результаты ранее проведённых исследований с местными видами в условиях юга Западной Сибири. Одним из первых исследователей в этой области являлся Д. И. Менделеев, который в 1899 г. в ходе экспедиции на Урал и Тобольскую губернию установил производительность лесов Западной Сибири в зависимости от географической широты места произрастания [8].
Согласно исследованиям Н. А. Шполянской (1975), основанным на изучении скользящих 10-летних средних температур воздуха по 23 метеостанциям Западной Сибири за период с начала наблюдений до 1971 г., было установлено, что юг Западной Сибири отличается иным характером динамики температуры, не свойственным для территории севернее 60°, так как для этой территории максимум приходится на конец 50-х — начало 60-х гг. [9]. Амплитуда в пределах текущего векового цикла невелика и в большинстве случаев не превышает 0,5 °С. По пред-
положению Н. П. Шполянской, здесь будет наблюдаться постепенное понижение температуры после максимума 50 — 60-х гг., которое к 2000 г. достигнет уровня, близкого к началу века. В последующее 10-летие 2000 — 2009 гг. — время начала очередной волны 80 — 90-летнего цикла, а также начала эпохи с преобладанием зональной циркуляции. Среднегодовая температура к концу периода возрастет до 0,5°С по сравнению с максимальным теплым десятилетием, а годовая амплитуда колебаний температур составит 38°С.
Объекты и методика исследований. Растительный покров Казахского мелкосопочника и его динамика издавна привлекала внимание исследователей. Это связано с тем, что рассматриваемые территории являются переходной зоной между степями юга Западно-Сибирской равнины и пустынями Средней Азии, между горами Урала и Алтая. Особенностями геологического строения и рельефом Северного и Центрального Казахстана объясняется сочетание здесь различных типов растительности — от лесных до степных.
Анализируя обширный палеоботанический материал по данному району, П. Л. Горчаковский (1987) пришел к заключению, что сосновые леса Казахского мелкосопочника представляют собой достаточно древнее образование, их формирование восходит, по меньшей мере, к плейстоцену, когда сложились благоприятные условия для проникновения в мел-косопочник бореальных элементов флоры из северной части Западно-Сибирской низменности, с Алтая и с Южного Урала [10]. Как он отмечает, в то время «здесь существовал лесостепной ландшафт с преобладанием на низкогорьях и сопках сосновых лесов, а в возвышенно-равнинных местоположениях березовых и осиновых лесов в сочетании с луговой степью и остепененными лугами» [10, с. 41]. Позднее, в сухую эпоху голоцена, лесистость в области мелко-сопочника значительно сократилась, боры приняли островной характер и между ними сформировалась степная растительность.
Наши исследования проводились в северной части Казахского мелкосопочника, в Боровском гранитном массиве на юге Кокчетавской области в бассейне оз. Щучье. В качестве объекта для исследо-
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (118) 2013 ЭКОЛОГИЯ
ЭКОЛОГИЯ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (118) 2013
*
Таблица 1
Годы максимальных и минимальных приростов годичного кольца сосны в Боровском массиве (бассейн оз. Щучье, Республика Казахстан)
вания была использована сосна обыкновенная. Сосна появилась в Боровском массиве 6000 — 6500 лет назад и наибольшего распространения на южной границе своего ареала в Казахском мелкосопочнике она достигла в субатлантическом периоде [11].
Отбор модельных деревьев производился в бассейне оз. Щучье, на территории Акылбайского лесничества ГНПП «Бурабай» в квартале 28, выдел 17. Состав древостоя — 10 С (70). Высота древостоя -16 м, средний диаметр — 18 см, полнота — 0,7. Тип леса — сосняк мшистый. Отбор образцов производился в декабре 2011 г. Для дендрохронологического анализа были использованы модельные деревья сосны I класса роста по Крафту.
Анализ динамики ширины годичного кольца сосны позволил установить, что динамика ширины годичного кольца сосны носит гармонический характер. За этот период наблюдалось 4 цикла в колебаниях годичного радиального прироста деревьев сосны. Периодичность наступления минимального прироста годичного кольца составила в среднем 18,3 года, а периодичность наступления максимального прироста составила в среднем 11,5 лет. Следует отметить, что камбиальная активность у сосны очень высокая (табл. 1).
Полученные данные по динамике ширины годичного кольца сосны в Боровском массиве отражают особенности гидротермического режима вегетационных периодов в районе исследований. В данном случае величина радиального прироста деревьев сосны является интегральной характеристикой погодных условий, складывающихся в конкретный вегетационный период. Эта величина наиболее информативно отражает продолжительность и частоту повторения засух и влажных периодов в районе исследований, расположенных в умеренных широтах в континентальной степной области Западной Сибири.
В исследованиях А. А. Григорьевой, Г. Е. Комина и Л. Г. Полозовой (1979), проведенных в сосняках массива «Золотой бор» вблизи г. Щучинска (Кокче-тавская область) за период с 1825 по 1964 гг., по данным спектрального анализа выделено два основных периода: 10 лет и 16,3 года. Авторами было отмечено, что прирост деревьев минимален в периоды частого повторения засушливых лет. При этом на основе проведенного автокорреляционного анализа было установлено, что отсутствует четкая и устойчивая цикличность в изученном дендрохронологическом ряду. Однако проведенные наложения циклов различной длительности позволили авторам установить повторяемость периодов сильных засух через 8—10 и 16 — 20 лет [12]. Как отмечают эти авторы, этому в значительной степени способствует запаздывание
реакции прироста древесных растений на воздействие метеорологических факторов. Наши данные подтвердили их прогноз о наступлении серии засушливых весенне-летних периодов с начала 80-х гг. прошлого столетия, т.е. в годы нисходящей фазы солнечной активности.
Аналогичный ход по динамике ширины годичного кольца сосны в ленточных борах Прииртышья был выявлен С. М. Олениным и В. С. Мазепой (1988) в свежих сосняках [13]. По их данным, начиная с 80-х до 90-х гг. предполагалось иметь прирост ниже нормы с кратковременным увеличением в 90-е гг. и последующим снижением до нормы вплоть до 2010 г., а в сосняках сухих — со второй половины 80-х гг. будет наблюдаться повышенный прирост (130 %) вплоть до 2000 г. В дальнейшем, до 2010 г., прирост в сухих типах сосняков резко уменьшится и будет составлять около 60 % от нормы. Ранее опубликованные данные П. Г. Пугачёвым (1974, 1975) для островных боров Кустанайской области также имеют высокую степень сходства динамики ширины годичного кольца у сосны с нашими данными по Боровскому массиву [14].
В связи с этим следует отметить, что исследования вероятности засух в основных зернопроизводящих районах северных полушарий, проведённые Л. Г. Полозовой (1981) с использованием дендрокли-матологического метода, позволили выявить, что повышенная засушливость на территории СССР продлилась до конца столетия и вероятность одновременности засух в Казахстане и Западной Сибири составила 5,8 %[15].
Проведенные дендрохронологические исследования и результаты изучения динамики снежного покрова позволили А. И. Григорьеву (2003) сделать предположение, что адаптация древесных растений, регистрируемая по снижению радиального прироста, наблюдавшаяся со второй половины прошлого столетия будет происходить и в дальнейшем. В начале текущего столетия в лесостепи Западной Сибири по прогнозу ожидается усиление континентально-сти климата с периодическими вторжениями арктических масс воздуха. В природных лесных экосистемах будет наблюдаться тенденция к сокращению мезофильных и расширению более криоксерофиль-ных ассоциаций [4].
В целом можно отметить, что в ближайшие годы, в течение очередного 11-летнего цикла, в период повышения годичного прироста ствола сосны обыкновенной можно ожидать увеличения атмосферного увлажнения в районе Казахского мелкосопочника.
Библиографический список
1. Битвинскас, Т. Т. Дендроклиматические исследования / Т. Т Битвинскас. — Л. : Гидрометеоиздат, 1974. — 172 с.
2. Ваганов, Е. А. Дендроклиматические исследования в Урало-Сибирской Субарктике / Е. А. Ваганов, С. Г. Шиятов,
B. С. Мазепа. — Новосибирск : Наука. Сиб. издат. фирма РАН, 1996. - 246 с.
3. Горчаковский, П.Л. Фитоиндикация условий среды и природных процессов в высокогорьях / П. Л. Горчаковский,
C. Г. Шиятов. — М. : Наука, 1985. — 209 с.
4. Григорьев, А. И. Индикация состояния окружающей среды : монография / А. И. Григорьев. — Омск : ОмИПП, 2003. — 128 с.
5. Григорьев, А. И. Опыт использования дендрохронологического метода в экологических исследованиях. Сообщение 1 / А. И. Григорьев, В. А. Букач, М. А. Григорьев // Естественные науки и экология. — Омск : Изд-во ОмГПУ, 1997. — С. 7—11.
Максимумы Минимумы
годы ширина годичного кольца, см годы ширина годичного кольца, см
1961 0,58 1955 0,21
1970 0,38 1971 0,22
1981 0,46 1991 0,11
1994 0,47 2010 0,14
2007 0,43
6. Ловелиус, Н. В. Изменчивость прироста деревьев. Дендроиндикация природных процессов и антропогенных воздействий / Н. В. Ловелиус. — Л. : Наука, 1979. — 232 с.
7. Молчанов, А. А. Изменчивость ширины годичного кольца в связи с изменениями солнечной активности / А. А. Молчанов // Формирование годичного кольца и накопление органической массы у деревьев. — М. : Наука, 1970. — С. 7 — 49.
8. Григорьев А.И. Вклад Д. И. Менделеева в изучение производительности лесов. Урала и Западной Сибири / А. И. Григорьев // Науч. конф., посвящ. 150-летию со дня рождения Д. И. Менделеева : тез. докл. — Омск : Омское отделение ВХО им. Д. И. Менделеева, 1984. — С. 44 — 46.
9. Шполянская, Н. А. Прогноз развития вечной мерзлоты Западной Сибири в связи с вековыми колебаниями климата / Н. А. Шполянская // Природные условия Западной Сибири. Вып. 5. - М. : Изд-во МГУ, 1975. - С. 174-204.
10. Горчаковский, П. Л. Лесные оазисы Казахского мелко-сопочника / П. Л. Горчаковский. — М. : Наука, 1987. — 160 с.
11. Кременецкий, К. В. История основных боров Казахстана в голоцене / К. В. Кременецкий, П. Е. Тарасов, А.Е. Черкинский//Ботаническийжурнал. — 1994. — Т.79,№3. — С. 12-29.
12. Григорьева, А. А. Годичный прирост деревьев в Северном Казахстане как индикатор засух / А. А. Григорьева, Г. Е. Комин, Л. Г. Полозова // Критерии и характеристики засушливых явлений на территории СССР / Труды ГГО им. А. И. Воейкова. Вып. 403. — Л. :Гидрометеоиздат, 1970. — С. 100 — 106.
13. Оленин, С. М. Прогноз климатически обусловленного радиального прироста сосны в ленточных борах Прииртышья / С. М. Оленин, В. С. Мазепа // Экология. — 1988. — № 5. —
С. 78-80.
14. Пугачёв, П. Г. Динамика годичного прироста Pinus sylvestris L. в Тургайской впадине в связи с климатическими факторами / П. Г. Пугачев // Ботанический журнал. — 1975. — Т. 60, № 3. — С. 401 — 412.
15. Полозова, Л. Г. Вероятность засух в основных зернопроизводящих районах северного полушария / Л. Г. Полозова // Гелиофизические факторы погоды и климата / Труды главной геофизической обсерватории им. А. И. Воейкова. Вып.458. — Л. :Гидрометеоиздат, 1981. — С. 101 — 105.
ГРИГОРЬЕВ Аркадий Иванович, доктор биологических наук, профессор (Россия), заведующий кафедрой экологии и природопользования Омского государственного педагогического университета. КАРНАУХОВА Татьяна Владимировна, старший преподаватель кафедры географии и экологии Кокшетауского государственного университета им. Ш. Уалиханова.
Адрес для переписки: aigrigoriew@mail.ru
Статья поступила в редакцию 08.04.2013 г.
© А. И. Григорьев, Т. В. Карнаухова
УДК 634942+55і.583 А. И. ГРИГОРЬЕВ
Т. В. КАРНАУХОВА
Омский государственный педагогический университет
Кокшетауский государственный университет им. Ш. Уалиханова, Республика Казахстан
ОСОБЕННОСТИ РАДИАЛЬНОГО ПРИРОСТА СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ ПРИ РЕКРЕАЦИОННОЙ НАГРУЗКЕ В УСЛОВИЯХ
КАЗАХСКОГО МЕЛКОСОПОЧНИКА
В статье рассматриваются особенности динамики радиального прироста сосны обыкновенной в условиях рекреационной нагрузки на территории северной части Казахского мелкосопочника.
Ключевые слова: ширина годичного кольца, динамика радиального прироста, камбиальная активность, рекреационное использование лесов.
Урбанизация жизни обусловила вовлечение в сферу рекреационного использования больших территорий природных ландшафтов и, прежде всего, пригородных лесов. Под влиянием высоких рекреационных нагрузок ухудшается общее состояние лесов, разрушаются защитные, санитарно-гигиенические и эстетические функции. Искусственное уплотнение почвы, разрушение лесной подстилки, вытаптывание травяного покрова, повреждение
подлеска и подроста нарушают водно-воздушный и температурный режим почвы, вызывают ослабление и деградацию насаждений [1]. Оптимизация процесса лесопользования для рекреационных целей является сложной проблемой, приобретающей большой научный и практический интерес. В связи с этим актуальными являются исследования, направленные на изучение экологических основ повышения устойчивости лесных экосистем, увеличение их
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (118) 2013 ЭКОЛОГИЯ
