CC BY
16
УДК 911.2
DOI: 10.21209/2227-9245-2018-24-4-58-66
ОРГАНИЗАЦИЯ СОВРЕМЕННЫХ ФЕНОЛОГИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ НА ТЕРРИТОРИИ ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ БАШКИРСКОГО ПРЕДУРАЛЬЯ КАК УСЛОВИЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА
ORGANIZATION OF MODERN PHENOLOGICAL OBSERVATIONS IN THE TERRITORY OF THE FOREST-STEPPE ZONE OF THE BASHKIR PRE-URALS AS THE CLIMATE CHANGE FORECASTING CONDITION
И. И. Хамракулов, Башкирский государственный университет, г. Уфа [email protected]
I. Khamrakulov, Bashkir State University, Ufa
Рассмотрена организация современных фенологических наблюдений на территории лесостепной зоны Башкирского Предуралья как условие прогнозирования изменения климата. Чтобы лучше понять динамику изменения климата в прошлом и прогнозировать признаки будущего изменения, важно рассмотреть, как климат влияет на живые компоненты ландшафтных систем (растительный и животный компоненты). Отмечено, что фенология исследует возникновение, синхронизацию, взаимодействие явлений и событий в растительных и животных сообществах, вызванных воздействием климатических условий. Показано, что фенологические данные являются важными индикаторами изменяющегося климата. Они включают определенные даты проявлений фенологических фаз развития конкретных видов растительности и животных, наиболее типичных для исследуемой территории. Фенологические данные обязательно должны быть сопоставлены с основными метеорологическими показателями (среднесуточные, среднемесячные показатели температуры воздуха, почвы, осадков) исследуемой природной зоны. Автором предложен ряд методических аспектов организации сети фенологических садов на территории Республики Башкортостан для создания единой базы обработанных данных фенологических наблюдений. Предлагаемая сеть фенологических садов может быть представлена при 17 действующих метеорологических пунктах, она равномерно охватывает всю лесостепную природную зону Башкирского Предуралья, а также ее подзоны. Лесостепная зона Башкирского Предуралья занимает 60 % территории Республики Башкортостан и включает подзоны северной, типичной и южной лесостепи. Именно здесь сосредоточено 80 % населения республики, большинство городов и сельскохозяйственных земель. Отмечено, что предлагаемые фенологические и метеорологические исследования не требуют дорогостоящих методов исследования, однако дают достоверную и наглядную информацию о текущих трансформациях в фенологии флоры и фауны, вызванных изменениями в климате Земли на региональном и локальном уровнях
Ключевые слова: фенология; физическая география; климат; сезонная динамика (изменчивость) ландшафтов; метеорология; Башкирское Предуралье; ландшафты1; фенологические садыi; барьерный эффект горр; лесостепная зона; сельское хозяйство
The organization of modern phenological observations in the territory of the forest-steppe zone of the Bashkir Pre-Urals is considered as a condition for predicting climate change. To understand dynamics of climate change in the past and to predict signs of future change better it is important to consider how the climate influences the live components of landscape systems (a vegetable and animal component). It is noted that phenology studies the occurrence, synchronization, interaction of phenomena and events in plant and animal communities, caused by the influence of climatic conditions. Phenological data are important indicators of the changing climate. They include certain dates of manifestations of phenological phases of development of concrete species of vegetation and animal, the most typical for the explored territory. Phenological data have to be surely compared with the key meteoro-
© И. И. Хамракулов, 2018
58
logical indicators (average daily, average monthly indicators of air temperature, the soil, rainfall) of the studied native zone. In this research some methodical aspects of the organization of network of phenological gardens in the territory of the Republic of Bashkortostan for creation of uniform base of the processed these phenological observations are offered. The offered network of phenological gardens can be presented at 17 existing meteorological points, it evenly covers all forest-steppe native zone of the Bashkir Pre-Urals and also all her subbands. The forest-steppe zone of the Bashkir Pre-Urals occupies 60 % of the territory of the Republic of Bashkortostan, and includes subbands of the northern, typical and southern forest-steppe. Exactly here 80 % of the population of the republic, the majority of the cities and agricultural grounds are concentrated. It is important to note that the offered phenological and meteorological researches don't demand expensive methods of a research, however, give the reliable and evident information about the current transformations in the phenology of flora and fauna caused by changes in climate of Earth at the regional and local level
Key words: phenology; physical geography; climate; meteorology; seasonal dynamics (variability) of landscapes; Bashkir Pre-Urals; landscapes; phenological gardens; barrier effect of mountains; forest-steppe zone; agriculture
ведение. Известно, что климат Земли меняется. Приведем ряд фактов о глобальных климатических изменениях из отчета Межправительственной группы экспертов по изменению климата, опубликованного в 2014 г. (МГЭИК): каждое из трех последних десятилетий (1990-2000-2010) характеризовалось более высокой температурой у поверхности Земли по сравнению с любым предыдущим десятилетием, начиная с 1850 г. Период с 1983 по 2012 гг., вероятно, был самым теплым 30-летним периодом за последние 800 лет в Северном полушарии.
И. О. Данилович, F. М. Chmielewski, Т. R6tzer указывают на влияние североатлантического колебания (САК) на погоду и климат Европы и России. Большинство ученых выделяет две фазы САК. При положительной фазе САК наблюдается мощное развитие Азорского антициклона и Исландского циклона, их барические центры смещаются к северу и, как следствие, между ними увеличивается барический градиент. Это приводит к преобладанию западно-восточного переноса. За последние 30 лет увеличилась частота возникновения положительной фазы североатлантического колебания в зимний период. Этим фактом во многом можно объяснить череду аномально теплых зим на территории России и, в частности, на территории Башкортостана [9].
Приведенные примеры глобального изменения климата непосредственно влияют и на особенности сезонной динамики ландшафтов. В фенологических исследованиях
есть ряд потенциальных преимуществ, позволяющих понять процессы, происходящие в ландшафтах. Эти исследования дают уникальную возможность точно и эффективно получать данные и предсказывать изменения в сезонной динамике геосистем (ландшафтов). Следует отметить, что комплексные фенологические исследования активно ведутся в Европе [10].
Методы и методология исследования. Для повышения степени эффективности фенологических исследований предлагаем организовать на территории Башкирского Предуралья систематические фенологические исследования на базе фенологических садов, в которых имеются метеорологические станции, школьные участки, где ведутся наблюдения за природными явлениями, а также ботанические сады и городские парки.
Основные принципы размещения фенологических садов:
1) равномерность расположения по всей территории;
2) наличие заранее изученных особенностей природных условий;
3) наличие определенного банка данных по различным показателям (метеорологические, фенологические, биологические и другие показатели).
В фенологических садах на специально выбранных участках, имеющих общие физико-географические характерные черты для всего региона, можно получать сравнимые фенологические материалы. Кроме того, в таких садах одновременно можно
проводить метеорологические наблюдения и таким образом собирать ценный материал для сопоставления фенологических и метеорологических данных. По возможности следует вести наблюдения за динамикой растительных сообществ, имеющих одинаковую наследственность. Недалеко от сада, где ведутся фенологические наблюдения, должна быть расположена метеорологическая станция. Природные условия мест расположения фенологических садов («ключевые участки») должны отражать наиболее типичные характеристики рельефа, почв,
растительности, животного мира, характерные для данной природной зоны (подзоны) [2].
Кроме того, следует предусмотреть организацию промежуточных точек наблюдений, отличающихся какими-либо особенностями. Например, дополнительная точка на берегу крупного водоема, на опушках крупного лесного массива и т. д.
На рис. 1 указаны семнадцать рекомендуемых для размещения фенологических садов при метеопунктах в пределах лесостепной зоны.
Условные обозначения
(3 Проектируемые фенологические сады при метеорологических пунктах
^^^^ I ранни;! лесостепной зоны Башкирского Предуралья
подзона северной лесостепи подзона типичной лесостепи подзона южной лесостепи
У/у/л Стерлитамакский степной коридор (Предуральская степная зона)
Рис. 1. Карта проектируемых фенологических исследовательских садов в пределах лесостепной зоны Башкирского Предуралья (составлено И. И. Хамракуловым) / Fig. 1. The map of the projected phenological research gardens within a forest-steppe zone of the Bashkir Pre-Urals (it is made by 1.1. Khamrakulov)
Характеристики сезонной динамики ландшафтов обычно включают средние показатели температур, влажности воздуха и количества выпадающих осадков за данный сезон (в сопоставлении со средними многолетними показателями).
Например, для весеннего межсезонья отмечают даты схода снежного покрова и полного оттаивания почвенного покрова, а также начало активной вегетации растений, начало и окончание половодья на реках, последние заморозки в воздухе и на почве. Для лета — переход среднесуточных температур воздуха через +15 С, даты установления максимальных среднесуточных температур воздуха, вероятность возвратных заморозков в воздухе. Для осени — фиксируют окончание вегетации растений, первые заморозки, первый снег, даты установления снежного покрова и начала промерзания почвы. Для зимы записывают переход среднесуточных температур воздуха через -10, -15 °С, максимальную мощность снежного покрова, максимальное промерзание почв, наличие оттепелей или аномально отрицательных температур [3].
Результаты исследования. В последние десятилетия сформировался особый Стерлитамакский степной коридор в пределах южной лесостепи Башкирского Предуралья. Согласно последней схеме физико-географического районирования Башкирской АССР, составленной в 1964 г. сотрудниками кафедры физической географии Башкирского государственного университета под руководством И. П. Кадиль-никова, изучаемую территорию включили в подзону южной лесостепи. С тех пор никто не занимался полным комплексным физико-географическим районированием территории Республики Башкортостан. За этот период сильная антропогенная трансформация ландшафтов и изменчивость природ-
но-климатических условий привели к тому, что на данной территории естественно функционирующие системы, включающие все компоненты лесостепного комплекса, практически не сохранились. Интенсивные климатические трансформации последних 45 лет привели к ускоренному остепнению южной части лесостепной зоны Башкирского Предуралья [4. С. 14—19].
В итоге исследования башкирских ученых И. М. Япарова, А. А. Киекбаева позволили выделить и обосновать на местности Стерлитамакский степной коридор, который располагается в юго-восточной части Русской равнины и занимает общую площадь 6900 км2 (7 % территории Башкирского Предуралья) (рис. 1).
Рассмотрим фенологические наблюдения на примере яровой пшеницы в пределах лесостепной зоны Башкирского Предуралья. На фенологию яровой пшеницы довольно сильное влияние оказывает барьерный эффект Уральских гор. Подробно барьерный эффект гор рассматривается в научных трудах Ф. А. Максютова [6; 7].
Фенологические и климатические наблюдения, которые проводились в районе метеостанций Туймазы и Уфа, например, могут позволить исследователям сделать интересные выводы (табл. 1, 2).
Например, по метеостанции Туймазы сумма среднесуточных температур марта за период с 1950 по 1980 гг. составила -210 °С, а с 1980 по 2010 гг. - -200 °С, т. е. температура увеличилась на 10 °С. По метеостанции Уфа сумма среднесуточных температур за период с 1950 по 1980 гг. в марте составляла -220 °С, а за 1980-2010 гг. — уже -211 С. Особенно заметны изменения по маю.
Рассмотрим некоторые фенологические фазы яровой пшеницы по метеостанциям Туймазы и Уфа (табл. 3, 4) [5; 8].
Таблица 1 / Table 1
Влияние барьерного эффекта Уральских гор на природные зоны / Influence of barrier effect of the Ural Mountains on native zones
Зоны / Zones Высота, м / Height, m Количество осадков, мм / Amount of precipitation, mm ГТК Селяни-нова / HTC of Selyani-nov Коэффициент увлажнения / Precipitation-evaporation ratio Зависимость от барьерного эффекта гор / Dependence on barrier effect of mountains
ГОД / year теплый период / warm period холодный период/ cold period
Зонально-равнинные ландшафты со слабым влиянием барьерного эффекта гор / Zone and flat landscapes with weak influence of barrier effect of mountains 200-400 400-500 300350 150-200 1,00-1,15 0,50-0,60 Очень слабая / Very week
Наветренная пригорная смашанно-лесная зона барьерного подножия/ Foothill mixed -forest zone of the barrier bottom 150-300 500-600 300-400 180-250 1,15-1,30 0,60-0,70 Средняя / Midle
Таблица 2 / Table 2 Сумма среднесуточных температур воздуха / Sum of average daily air temperatures
Метеостанция / Meteorological station Месяц / Month Сумма среднесуточных температур, °С (1950-1980) / Sum of average daily temperatures, °C (1950-1980) Сумма среднесуточных температур, °С (1980-2010) / Sum of average daily temperatures, °C (1980-2010)
Туймазы / Tuymazy Март / March -210 -200
Май / May +400 +420
Уфа / Ufa Март / March -220 -211
Май / May +390 +410
Таблица 3 / Table 3
Фенологические фазы яровой пшеницы, Туймазы / Phenological phases of spring-sown field, Tuymazy
Фенофазы / Phenologycal phases Сроки наступления (1950-1980) / Approach terms (1950-1980) Сроки наступления (1980-2010) / Approach terms (1980-2010)
Сев / Sowinq 8.V 4.V
Всходы / Shoots 20. V 15.V
Кущение / Formation of bushes 7. VI 1.VI
Трубкование / Emerqence of tubules 15. VI 10.VI
Колошение / Emerqence of cones 4.VII 1.VII
Цветение / Blossominq 10.VII 5.VII
Восковая спелость / Wax ripeness 8.VIII 5.VIII
Таблица 4 / Table 4
Фенологические фазы яровой пшеницы, Уфа / Phenological phases of spring-wheat, Ufa
Фенофазы / Phenologycal phases Сроки наступления (1950-1980) / Approach terms (1950-1980) Сроки наступления (1980-2010) / Approach terms (1980-2010)
Сев / Sowing 5.V 1.V
Всходы / Shoots 15.V 10.V
Кущение/ Formation of bushes 2.VI 30.V
Трубкование / Emergence of tubules 10.VI 6.VI
Колошение / Emergence of cones 1.VII 25.VI
Цветение / Blossoming 5.VII 1.VII
Восковая спелость / Wax ripeness 1.VIII 25.VII
Из представленных данных по яровой пшенице видно, что за последние 30 лет средние даты наступления фенологических фаз сместились на 3...5 дней раньше, чем за период с 1950 по 1980 гг. Наблюдается более раннее начало теплого периода и его удлинение. Эти изменения в фенологии важнейшей сельскохозяйственной культуры Республики Башкортостан требуют особого внимания со стороны ученых, а также специалистов в сельском хозяйстве. Необходимо более подробно изучать возможные изменения в развитии сельскохозяйственных растений, связанных с глобальным изменением климата, а также уделить внимание изменениям границ природных зон. Сказанное позволяет говорить об интенсивных процессах остепнения южной лесостепной подзоны Башкирского Предуралья (выделение Стер-литамакского степного коридора).
Аналогичные изменения в климатических и фенологических характеристиках могут наблюдаться и на территории остальных метеорологических пунктов, указанных ранее.
Барьерный эффект вместе с изменением условий увлажнения, разницей в рас-
пределении осадков и солнечной радиации в широтном и меридиональном направлениях влияет, например, на фенологические фазы липы. Липа — важнейшее в экологическом отношении древесное растение на территории Башкортостана. По запасам липы всех возрастов первое место в Российской Федерации принадлежит Республике Башкортостан, в которой сосредоточено не менее 60 % всех липовых лесов России.
Нами составлена уникальная фенологическая карта цветения липы в пределах лесостепи Башкирского Предуралья (рис. 2).
Как видно из рис. 2, западная и центральная части лесостепной зоны не испытывают значительного барьерного эффекта Уральских гор. Как следствие - цветение липы на данной территории наблюдается раньше всего с 20 июня. По мере приближения к Уральским горам происходят изменения в климатических показателях, возрастает влияние гор. В связи с этим в восточной части лесостепной зоны наблюдается более позднее цветение липы (в первых числах июля).
Рис. 2. Фенологическая карта цветения липы на территории лесостепной зоны Башкирского Предуралья за период 1960-2010 гг. (составлено И. И. Хамракуловым, И. М. Япаровым) / Fig. 2. The phenological map of blossoming of linden in the territory forest-steppe zone of the Bashkir Pre-Urals during 1960-2010 (it is made by 1.1. Khamrakulov, I. M. Yaparov)
Выводы. Теплые зимы последних пятнадцати лет наблюдений на территории лесостепи Башкирского Предуралья, удлинение теплого периода и вегетативного периода у растений, изменение и смещение границ природных зон — все эти явления дают исследователям основание для активизации комплексных метеорологических и фенологических исследований. Фиксируемые изменения в климате все отчетливее
отражаются на всех компонентах ландшафта. В первую очередь эти изменения оказывают влияние на растения и животных. Изменения фенологии растений и животных необратимы в современных условиях. Важно фиксировать эти изменения в фенологии сельскохозяйственных культур. Как поведут себя основные сельскохозяйственные растения? Увеличится или уменьшится их урожайность, как изменится их
ареал распространения в ответ на климатические трансформации? Найти ответы на данные вопросы помогут комплексные фенологические исследования, в том числе в предложенных исследовательских фенологических садах (в настоящее время не наблюдается комплексных фенологических исследований).
Список литературы_
Преимущество для таких исследований в том, что они, как правило, не требуют применения дорогостоящих методов и инструментов: нужны лишь постоянные и систематические наблюдения за фенологическими фазами развития растительности и животных, которые фиксируются в специальных фенологических дневниках и журналах.
1. Арманд Д. Л. Наука о ландшафте. М.: Мысль, 1975. 287 с.
2. Исаченко А. Г. Ландшафтоведение и физико-географическое районирование. М.: Высш. шк., 1991. 368 с.
3. Калесник С. В. Фенология и география // Труды фенологического совещания. Л.: Гидрометеоиз-дат, 1960. С. 34-37.
4. Киекбаев А. А. Пространственно-временная изменчивость южной лесостепи и проблемы выделения степной зоны в Башкирском Предуралье // Вестник Воронеж. гос. ун-та. 2011. № 1. С. 14-19.
5. Кучеров Е. В. Календарь природы Башкирии. Уфа: Башкирское книж. изд-во, 1984. 208 с.
6. Максютов Ф. А. Барьерные ландшафты СССР. Саратов: Изд-во Саратов. гос. ун-та, 1981. 136 с.
7. Хамракулов И. И., Япаров И. М. Влияние барьерного эффекта гор на сезонную динамику ландшафтов // Геосфера: сб. науч. ст. Уфа: БашГУ, 2015. С. 79-80.
8. Япаров И. М., Хамракулов И. И. Понятие и основные закономерности сезонной динамики ландшафтов // Теория и практика современной науки. 2016. № 1. С. 408-411.
9. Chmielewski F. M., Rötzer T. Response of tree phenology to climate change across Europe // Journal Agricultural and Forest Meteorology. 2001. Vol. 108. P. 101-112.
10. Fitter A. H., Fitter R. S. R. Rapid changes in flowering time in british plants // Journal Science. 2001. Vol. 296. P. 1689-1691.
References_
1. Armand D. L. Nauka o landshafte (The science about landscape). Moscow: Mysl, 1975. 287 p.
2. Isachenko A. G. landshaftovedenie I fiziko-geograficheskoe-rajonirovanie (Landscape science and physico-geographical zoning). Мoscow: High school, 1991. 368 p.
3. Kalesnik S. V. Trudyfenologicheskogo-soveshchaniya (Proceedings of the phenological meeting). Leningrad: Gidrometeoizdat, 1960. P. 34-37.
4. Kiekbaev A. A. VestmkVoronezhgosun-ta (Bulletin of the Voronezh. State University), 2011, no. 1, P. 14-19.
5. Kucherov E. V. Kalendar prirody bashkirii (The calendar of Bashkiria nature). Ufa: Bashkir book Publishing house, 1984. 208 p.
6. Maksyutov F. A. Barernye landshafty sssr (Barrier landscapes of the USSR). Saratov: Publishing House. Saratov State University, 1981. 136 p.
7. Khamrakulov I. I., Yaparov I. M. Geosfera sb. nauch. st. (Geosphere: collected scientific articles). Ufa: Bashkir State University, 2015. P. 79-80.
8. Yaparov I. M., Khamrakulov I. I. Teoriya i praktika sovremennoy nauki (Theory and practice of modern science), 2016, no. 1, pp. 408-411.
9. Chmielewski F. M., Rötzer T. Journal of Agricultural and Forest Meteorology [Journal of Agricultural and Forest Meteorology], 2001, vol. 108, pp. 101-112.
10. Fitter A. H., Fitter R. S. R. Journal Science [Journal Science], 2001, vol. 296, pp. 1689-1691.
Коротко об авторе _ Briefly about the author
Хамракулов Ильяс Исмагилович, аспирант, кафедра физической географии, картографии и геодезии, географический факультет, Башкирский государственный университет, г. Уфа, Россия. Область научных интересов: физическая география, ландшафтоведение, фенология, геоэкология [email protected]
Ilyas Khamrakulov, postgraduate, Physical Geography, Cartography and Geodesy department, Geographical faculty, Bashkir State University, Ufa, Russia. Sphere of scientific interests: physical geography, landscape science, phenology, geoecology
Образец цитирования
Хамракулов И. И. Организация современных фенологических наблюдений на территории лесостепной зоны Башкирского Предуралья как условие прогнозирования изменения климата // Вестн. Забай-кал. гос. ун-та. 2018. Т. 24. № 4. С. 58-66. DOI: 10.21209/2227-9245-2018-24-4-58-66.
Khamrakulov I. Organization of modern phenological observations in the territory of the forest-steppe zone of the Bashkir Pre-Urals as the climate change forecasting condition / / Transbaikal State University Journal, 2018, vol. 24, no. 4, pp. 58-66. DOI: 10.21209/2227-9245-2018-24-4-58-66.
Статья поступила в редакцию: 02.04.2018 г. Статья принята к публикации: 18.04.2018 г.
