Пространственные климатические тренды и хвойные леса Волжского бассейна Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

ЭЭ2

Максимальным числом видов характеризуется станция б, где было обнаружено 7 видов, что объясняется особенностью грунта (галечник) и большей скоростью течения (G,1 м/сек) по сравнению с остальными участками реки. Численность представителей бентоса колебалась от б2 экз./м2 (станция 4) до 93GG экз./м2 (станция б), а показатели биомассы - от G,G6 г/м2 (станция 3) до 19,27 г/м2 (станция б). В указанном диапазоне реки Тузлукколь доминировали личинки из семейства Chi-ronomidae, составляющие 73,9 % от суммарной численности гидробионтов и 85,G % от суммарной биомассы. Отмечено преобладание эвригалинных видов беспозвоночных, обитающих в градиенте минерализации [5].

Таким образом, в результате проведенных исследований получены фоновые данные, являющиеся отправной точкой для дальнейших исследований. Выявлено, что в экологическом отношении донная фауна реки Тузлукколь в пределах ландшафтно-ботанического памятника природы «Соленое урочище» представлена эвригалинными видами беспозвоночных, обитающих в градиенте минерализации, что представляет интерес при оценке механизмов адаптации биоценозов и сохранения биоразнообразия.

Литература

1. Чибилев А.А., Павлейчик В.М., Чибилев А.А. (мл) Природное наследие Оренбургской области: особо охраняемые природные территории. Оренбург: УрО РАН, Печатный дом «Димур», 2GG9. 328 с.

2. Яценко-Степанова Т.Н., Игнатенко М.Е., Немцева Н.В. Альгофлора разнотипных водоемов ландшафтно-ботанического памятника природы «Соленое урочище Тузлукколь» (Оренбургская область) // Растительный мир Азиатской России. 2G14. № 2 (14). С. 3-8.

3. Биоиндикация экологического состояния равнинных рек / под ред. чл.-корр. РАН О.В. Бухарина и чл.-корр. РАН Г.С. Розенберга. М: Наука, 2GG7. 4G3 с.

4. Алекин О.А. Основы гидрохимии. Л.: Гидрометеоиздат, 197G. 444 с.

5. Зинченко Т.Д., Головатюк Л.В., Абросимова Э.В. Видовое разнообразие донных сообществ соленых рек в экстремальных природных условиях аридного региона Приэльтонья (обзор) // Российский журнал прикладной экологии. 2G17. № 1. С. 14-21.

УДК 574.9/581.52

DOI: 10.24411/9999-002А-2018-10148

ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ КЛИМАТИЧЕСКИЕ ТРЕНДЫ И ХВОЙНЫЕ ЛЕСА

ВОЛЖСКОГО БАССЕЙНА Л.С. Шарая1, П.А. Шарый2, Л.В. Сидякина1

1Институт экологии Волжского бассейна РАН, г.Тольятти, РФ е-mail: [email protected] 2Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, Пущино, РФ

Аннотация. Изучение среднегодовых температур и осадков в Волжском бассейне показало, что их тренды не параллельны: первый направлен на юг (0,410С/100 км), второй - на северо-запад (22,8 мм/^G км). Связь NDVI с температурами месяцев является наиболее тесной для зимних месяцев. Это может объясняться как зимними морозами, так и эффектами зимней засухи. Ключевые слова: хвойные леса, климат, вегетационный индекс.

SPATIAL CLIMATIC TRENDS AND CONIFEROUS FORESTS OF VOLGA BASIN

L.S. Sharaya1, P.A. Shary2, L.V. Sidyakina1

institute of Ecology of the Volga River Basin of the Russian Academy of Sciences, Togliatti, Russia 2Institute of physicochemical and biological problems in soil science RAS, Pushchino, Russia

е-mail: [email protected]

Annotation. It was shown in studies of temperature and precipitation in Volga basin that their trends are not parallel: the former is directed to the south (0.41°C/100 km) and the latter - to the north-west (22.8 mm/100 km). The link between NDVI and monthly temperatures is most strong for winter months. This may be explained by both winter frosts and effects of winter drought. Key words: coniferous forests, climate, vegetation index.

Нормализованный разностный вегетационный индекс NDVI определяется фотосинтетической активностью растительного покрова на основе оценки количества хлорофилла в зеленых листьях растений по данным отражения в красной и ближней инфракрасной зонах спектра [1]. NDVI характеризует продуктивность лесов [1, 2]. Структурные и функциональные характеристики лесов зависят от климата, который меняется в пространстве. Например, доля еловых лесов в лесопокры-тых регионах России составляет ~70% для северной тайги, ~60% для средней тайги и ~30% для южной тайги [3]. В Волжском бассейне большую часть лесопокрытой площади занимают хвойные леса. В данной работе нам представлялись важными две задачи:

(1) выявить пространственные климатические градиенты в Волжском бассейне, т.е. определить градиенты изменения среднегодовых температур и осадков по 4 географическим направлениям,

(2) определить, с какими показателями климата, кроме среднегодовых, наблюдается наиболее тесная связь NDVI хвойных лесов в регионе.

Характеристики климата взяты нами из базы данных WorldClim [4], где они усреднены за 50 лет (1950-2000 гг.). Данные WorldClim имеют пространственное разрешение 900 м. При целевом разрешении 1 км для Волжского бассейна каждая матрица показателя климата содержит около 5 млн. элементов. Точечные данные для хвойных лесов в бассейне сформированы из цифровой матрицы растительного покрова, полученной спутниковой системой Terra-MODIS в 2010 г. в ИКИ РАН. Точечные данные по NDVI взяты из матрицы NDVI за лето 2005 г., полученной в ИКИ РАН обработкой данных спутникового сенсора SPOT-Vegetation. Эти данные объединены с данными по группам лесов. В итоге для анализа получены наборы точек по трем типам групп хвойных лесов: 1 - темнохвойные (не менее 80% площади крон представлено елью), 2 - светлохвойные (не менее 80% занято сосной), 3 - смешанные леса с преобладанием хвойных, в пологе которых кроны хвойных пород занимают от 60 до 80%, а лиственных - от 20 до 40%. Темнохвойные (еловые) леса занимают наименьшую долю (6,8%) площади хвойных лесов, светлохвойные - наибольшую (55,7%) смешанные - 37,5%. Среднее NDVI для темнохвойных лесов составляет 0,736, светлохвойных -0,751, смешанных - 0,773.

Для решения задачи (1) мы использовали многолетние среднегодовые суммы осадков и среднегодовые температуры. Рассматривалось четыре географических направления: на север, северо-восток, на восток и на юго-восток. Для получения коэффициентов корреляции мы сравнивали показатель климата с расстоянием вдоль соответствующего направления.

Среднегодовая температура наиболее существенно снижается в направлении на север, в котором характеризуется наиболее тесными связями (коэффициент корреляции r = -0,95) и наибольшим по модулю ростом температуры, составляющим по этому направлению -0,41°С/100 км. Следовательно, градиент среднегодовой температуры составляет 0,41°С/100 км и направлен на юг. Сумма годовых осадков сильнее всего падает в направлении на юго-восток (r = -0,83), ее снижение по этому направлению составляет -22,8 мм/100 км. Следовательно, градиент суммы годовых осадков составляет 22,8 мм/100 км и направлен на северо-запад. Таким образом, градиенты среднегодовых температур и осадков в регионе не параллельны и не совпадают по направлению.

Наиболее сильные изменения NDVI для всех хвойных лесов вызваны северо-восточным трендом, который характеризуется сопоставимым с северным направлением снижением температуры 0,35°С/100 км и крайне слабым изменением осадков. Температура зимних месяцев снижается, а теплоизолирующий снежный покров почти не изменяется. За ним в порядке падения тесноты связей следуют северный, восточный и юго-восточный тренды. Хвойные леса плакоров более всего чувствительны к северо-восточному тренду. Особенно неблагоприятен он для темнохвойных

лесов, для которых градиенты изменения NDVI под его влиянием самые высокие. Отметим, что NDVI южных транзитных склонов наименее подвержены влиянию этого тренда.

Анализ связей NDVI c климатом и рельефом проведен в программе «Аналитическая ГИС Эко» (П.А. Шарый [5]), с использованием методов множественной регрессии. Определяли связи NDVI для трех групп и четырех мезоместоположений внутри каждой группы со средними многолетними температурами и суммами осадков всех месяцев, периодов, сезонов и года, а также с 19 другими климатическими показателями, имеющимися в WorldClim. Наиболее тесные связи для NDVI всех групп хвойных лесов выявлены с температурами зимних месяцев - декабря, января и февраля. При этом NDVI темнохвойных лесов показывает наиболее тесные связи. Причиной может быть как влияние зимних морозов, так и эффекты так называемой зимней засухи [6], на что косвенно указывает заметная связь с минимальными температурами года.

В случае зимней засухи речь идет о косвенном воздействии мороза, который блокирует всасывание воды корнями и передвижение ее от корней к транспирирующим органам. Транспирация при низких температурах незначительна, но вполне измерима не только у вечнозеленых растений, но и у листопадных видов. Ей особенно способствует сильная солнечная радиация, если выступающие над снегом части побегов приобретают высокую избыточную температуру. Опыты показали, что вечнозеленые хвойные деревья транспирируют слабее, чем лиственные породы. Из-за транспирации при отсутствии передвижения воды наблюдается медленное обезвоживание органов растений, особенно поздней зимой, когда температура воздуха уже повышается и солнечная радиация возрастает, но почва еще не оттаяла. Поэтому повреждения от зимней засухи наступают не в разгар зимы, а позже, в вегетационный период.

С проблемой зимней засухи связан вопрос о границе леса. Если эту границу образуют виды ели в горах, то она большей частью выражена очень четко. Исследования в Скалистых горах США и в Альпах показали [6], что резкую границу леса обусловливают два фактора: 1) снижающаяся с высотой длина вегетационного периода и связанное с этим несовершенство кутикулы, 2) удлинение морозного периода и возрастание опасности зимней засухи.

Литература

1. Tucker C.J., Sellers P.J., 1986. Satellite remote sensing of primary production // International Journal of Remote Sensing. 1986. V. 7. P. 1395-1416.

2. Елсаков В.В. Спутниковая съемка в оценке продуктивности экосистем Европейского Севера // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. № 1. С. 71-79.

3. Рысин Л.П., Савельева Л.И. Еловые леса России. М.: Наука, 2002. 335 с.

4. Hijmans R.J., Cameron S.E., Parra J.L., Jones P.J., Jarvis A. Very high resolution interpolated climate surfaces for global land areas // International Journal of Climatology. 2005. V. 25. P. 1965-1978.

5. Wood J. Overview of software packages used in geomorphometry // T. Hengl, H.I. Reuter (eds.). Geomorphometry: Concepts, Software, Applications. Amsterdam: Elsevier, 2009. P. 257-267.

6. Вальтер Г. Общая геоботаника. М.: Мир, 1982. 264 с.

УДК 597.2/.5

DOI: 10.24411/9999-002А-2018-10149

ИХТИОФАУНА РЕКИ ЛАМОЧКА (ТАМБОВСКАЯ ОБЛАСТЬ) Е.В. Шемонаев, Е.В. Кириленко

Институт экологии Волжского бассейна РАН, Тольятти, Россия e-mail: [email protected]

Аннотация. В июле 2018г изучена ихтиофауна малой реки Ламочка. Видовой состав ихтиофауны представлен 3 видами рыб.

Ключевые слова: рыбы, малые реки, Ламочка, Тамбовская область.