CC BY
128
ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
Экологические проблемы и природопользование
УДК 581.543 Д.А. Адаховский
СЕЗОННОЕ РАЗВИТИЕ ПРИРОДЫ НА ТЕРРИТОРИИ ИЖЕВСКА И ЕГО ОКРЕСТНОСТЕЙ И ЕГО ОСОБЕННОСТИ В УСЛОВИЯХ СОВРЕМЕННОЙ КЛИМАТИЧЕСКОЙ ТЕНДЕНЦИИ
Обобщаются фенологические материалы, полученные в ходе наблюдений за сезонными явлениями по территории Ижевска и его окрестностей за период с середины XX по первое десятилетие XXI в. Проводится подразделение годового цикла развития природы с выделением 4 сезонов и 15 периодов. Установлено, что наблюдаемая в настоящее время тенденция потепления климата выражается в смещении на более ранние сроки фенологических явлений весны и лета и более позднем наступлении явлений осени и начала зимы.
Ключевые слова: фенологические явления, Ижевск, периодика годового цикла, многолетние тренды феноявлений.
Одной из наиболее выраженных форм динамики природы умеренного пояса является сезонный цикл, основанный на климатически обусловленной смене времён года, имеющей солярную обусловленность. В ходе него проявляются все типичные процессы функционирования природных комплексов, и осуществляется закономерная и поступательная активизация входящих в их состав элементов живой и неживой природы. Системой знаний, обобщающих представления о пространственновременных закономерностях сезонного развития природных комплексов, как в общем, географическом, так и в частном, эколого-биологическом плане, является фенология, подразделяющаяся в зависимости от целей и задач на общую, частную, теоретическую и прикладную [1; 2].
Система целенаправленного сбора и обобщения фенологических материалов, выражающаяся в их комплексности и непрерывности накопления, может быть обозначена как фенологический мониторинг, включающий задачи выявления устойчивых временных инвариантов сезонной и годовой картин развития природы, а также фенологическую индикацию и прогнозирование [3]. Важным моментом является и то, что постоянные и долговременные фенологические наблюдения, проводимые на уровне конкретных территорий и регионов, позволяют выявлять тенденции многолетней динамики природы, что определяет очевидную возможность использования полученных материалов в системе климатического мониторинга [4].
Начало фенологическим исследованиям на территории Удмуртии было положено в середине
XIX в. на основании предложения Русского географического общества всем любителям природы о добровольных наблюдениях и сборе сведений о климатах различных регионов России. Фенологические наблюдения, проведённые в Удмуртии за этот период, носили ограниченный характер и были, в частности, связаны с регистрацией сроков ледостава и весеннего вскрытия р. Камы [5]. Следующий этап фенологических наблюдений в Удмуртии был инициирован в первых десятилетиях ХХ в. активным популяризатором и пропагандистом массовых фенологических наблюдений за природой Д.Н. Кайгоро-довым, выпустившим одну из первых программ наблюдений за периодическими явлениями в природе [6] и активно работавшим с фенокорреспондентами на местах. Помимо корреспондентов, фенологический материал, в том числе касающийся сроков развития возделываемых культур, стал собираться и на агрометеостанциях Удмуртии. В период 60 - 70-х гг. активную деятельность по сбору и обобщению фенологических данных по территории Удмуртии проводил профессор Ижевского сельскохозяйственного института В.В. Сентемов, организовавший публикацию календарей природы по г. Ижевску и другим населённым пунктам республики [5;7-10]. В последующее время наблюдался спад фенологической работы, объясняемый отсутствием регионального координационного центра. Фенологическими наблюдениями занимались лишь отдельные энтузиасты [11], а накопленный ими материал, к сожалению, пока в большинстве своём не опубликован.
Целью данной работы было обобщение материалов, полученных в ходе наблюдений за сезонными явлениями по территории Ижевска и его окрестностей для характеристики этапности и динамики сезонного развития природы в ландшафтах центральной части Удмуртии. Одной из задач работы была
2011. Вып. 2 БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
также оценка многолетней динамики фенологических показателей на рассматриваемой территории, выступающих в качестве региональных индикаторов глобальных климатических процессов.
Город Ижевск расположен на востоке Европейской части России, в западном Предуралье, в пределах достаточно целостного орографического образования - Вятско-Камского междуречья и имеет координаты 56° 50' с.ш. и 53° 10' в.д. Ижевск является столицей Удмуртской Республики и располагается в её южной половине, в пределах подзоны хвойно-широколиственных лесов. Город основан в 1760 г. как посёлок вокруг строящегося на р. Иж железоделательного завода. Река Иж делит город на две части - возвышенную Нагорную (левобережную) и низменную Заречную. В целом на территории города преобладает возвышенный рельеф, обусловленный расположением его на стыке геоморфологических единиц Можгинской и Сарапульской возвышенностей и ограничением с севера территориями, относящимися к Центрально-Удмуртской низине [12]. Это, а также существенные различия в антропогенной преобразованности и селитебных условиях ландшафтов, обусловливает окружённость города рядом естественных рубежей, к которым относятся крупные лесные массивы, располагающиеся на северной, северо-западной и западной окраине, сельскохозяйственные угодья на восточной и юго-западной окраине и долина р. Позимь на южной границе. Значительная ширина долины Ижа, составляющая в южной части города более двух километров, обусловила достаточно большой объём созданного при постройке города водохранилища, имеющего в настоящее время длину 12 км. С момента образования и естественного складывания планировочной структуры города его рост происходил преимущественно в восточном, северо-восточном и в меньшей степени в западном и юго-западном направлениях с формированием районов малоэтажной, средне- и многоэтажной застройки. Площадь городской территории 309,9 км2, количество населения на 1 января 2009 г. составляет около 611 тыс. человек [13].
Климат Ижевска умеренно-континентальный, с продолжительной, достаточно морозной зимой, относительно коротким тёплым летом и хорошо выраженными переходными сезонами весны и осени. Среднегодовая температура, определённая за период 1933-1974 гг., который можно обозначить как базовый, составила +2,1 °С [14]. С середины 70-х гг. ХХ в. регистрируется устойчивый рост среднегодовой температуры воздуха. За период 1966 - 1975 гг. она составляла +2,5 °С, за период 1966 -2004 гг. - +2,7 °С, за период 1995 - 2004 гг. - +3,5 °С [15].
Приведём основные показатели климата Ижевска за период 1966-2004 гг. Наиболее тёплым месяцем года является июль со среднемесячной температурой + 19,2 °С, наиболее холодным - январь со средней температурой - 14,2 °С. Продолжительность безморозного периода по Ижевску составляет 208 дней, продолжительность вегетационного периода с среднесуточными температурами выше +5 °С - 167 дней. Наиболее интенсивный рост тепла в весенний сезон происходит в марте, что сопровождается началом таяния снега и переходом суточных температур через 0 °С в среднем 1 апреля. Сумма активных температур выше +10 °С составляет 2070 °С. Со второй половины сентября начинается выраженное снижение температуры, делающее октябрь центральным месяцем осеннего сезона. Переход среднесуточных температур через 0 °С в сторону понижения происходит 25 октября. Начало образования снежного покрова происходит с третьей декады октября, формирование устойчивого снежного покрова происходит во второй декаде ноября.
Воздушная циркуляция на территории города определяется преобладанием западного переноса воздушных масс, с менее выраженным, но достаточно закономерным на протяжении года внедрением тропического и арктического воздуха. Наиболее редки ветра юго-восточных, восточных и северовосточных румбов. Средняя скорость ветра по Ижевску составляет 3,9 м/с, скорость ветра в тёплый период года составляет 3,4 м/с, в холодный период - 3,9 м/с.
Территория Ижевска относится к области достаточного увлажнения. Годовая сумма осадков составляет 522 мм. Хорошо выражен годовой ход количества осадков с максимальным количеством (70%) на протяжении тёплого периода года. Снежный покров начинает формироваться со второй половины ноября и достигает максимума к первой декаде марта. Средняя высота снежного покрова составляет 50 см. Основной тенденцией изменчивости количества осадков на территории города Ижевска и Удмуртии в целом во второй половине ХХ в. был их устойчивый рост, на фоне преобладания положительных аномалий температур воздуха [15].
Достаточно большая площадь территории г. Ижевска, включающего в свой состав такие выраженные источники тепла, как крупные предприятия и ТЭЦ, приводит, среди прочего, и к превышению городских температур по сравнению с окрестностями, что является одной из характерных черт
климата крупных городов. Имеющиеся на сегодняшний день данные показывают, что наибольшее превышение годовых температур характерно для центральной части города (на 0,6 - 0,8 °С), окраины в целом теплее фона пригородов на 0,3 - 0,5 °С [14].
Материалы и методика исследований
Начиная с начала 90-х гг. ХХ в., нами была предпринята попытка возобновления комплексных наблюдений за сезонным развитием природы на территории Удмуртии с центром основных работ в г. Ижевске и его окрестностях. В программу наблюдений первоначально были включены лишь отдельные объекты живой и неживой природы, перечень которых в дальнейшем был расширен с учётом опубликованных методических руководств [16-19] и особенностей местных природных комплексов. Используемая в настоящее время комплексная программа фенологических наблюдений насчитывает около 220 сезонных явлений по состоянию атмосферы, гидросферы, поверхности почвы, общих и частных аспектов ландшафтов и объектов растительного и животного мира. Собранный автором фенологический материал нашёл частичное отражение в публикациях, касающихся анализа сезонной динамики фауны дневных чешуекрылых республики и миграций птиц в весенний период [20;21].
Фенологический материал по г. Ижевску собирался на его восточной окраине, в пределах жилого района «Аэропорт», входящего в состав Устиновского административного района.
В силу того что городская среда, помимо климатических характеристик, отличается существенной спецификой комплексов растений и животных, отсутствием естественных типов сообществ, невысоким биоразнообразием и трансформированностью значительной части ландшафтных компонентов, фенологические наблюдения проводились также за пределами городской черты, на прилегающих к границе города территориях Завьяловского района. Феноявления на поверхности почвы фиксировались на водораздельных открытых участках, примыкающих к посёлку Первомайский. Обширный комплекс наблюдений проводился в долине р. Позимь и в примыкающих к долине склоновых и террасовых лесных и луговых сообществах. Несмотря на специфику долинных мезоклиматических условий, именно долины рек, имеющие обширную пойму являются местными, а в ряде случаев и региональными центрами разнообразия на видовом и типологическом уровнях, в связи с чем могут и должны, на наш взгляд, занимать пропорциональное место при проведении фенологических наблюдений.
При обработке индикационных фенологических явлений были оценены следующие параметры: средняя многолетняя дата наступления явления (Х ср.), дисперсия (о2), стандартное отклонение (ошибка) среднего значения (о) и крайние даты регистрации явления. При допустимом в фенологических и биологических исследованиях 5%-м уровне значимости, оцениваемому по критерию Стьюден-та (Р=0,95), принималось, что значения среднегодовых фенодат и феноинтервалов статистически достоверны в интервале Х ср. ± 2 о [22; 23].
Значения дат перехода рубежных среднесуточных температур воздуха за период 1999 - 2010 гг. определялись по методике, предложенной Д.А. Педем [24]. Для этого использованы данные по температуре воздуха по г. Ижевску за данный период с сервера «Погода России» [25].
Результаты и их обсуждение
Сезонное подразделение годового цикла развития природы на изучаемой территории основывалось на принципах локальности, непрерывности, постоянства, региональности и оптимальности [19].
Локальность, непрерывность и постоянство подразумевают ежегодную повторяемость наблюдений в одной и той же местности и за одними и теми же объектами. Принцип региональности подразумевает наличие региональной (зональной, подзональной, областной, провинциальной) специфики как в выборе отдельных рубежных феноиндикаторов, так и в самой структуре периодизации развития природы. Принцип оптимальности подразумевает учёт необходимой достаточности в выборе спектра ведущих рубежных феноиндикаторов и их привязку к важнейшим рубежным термическим границам климатологических сезонов и периодов. Как справедливо указано А.Н. Соловьёвым, фенологические индикационные явления находятся в корреляционной связи с климатическими рубежами, корреспондируя их, незначительно отставая (осенние явления) или опережая их (весенние и летние явления) в сроках наступления [26].
Анализ климатических условий территории исследований, а также спектра феноиндикаторов и феноявлений, использованных для оценки сезонной динамики ландшафтов, позволяет предложить
2011. Вып. 2 БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
региональную фенологическую структуризацию годового цикла развития природы с выделением
15 фенологических периодов. В отличие от зарекомендовавших себя схем подразделения фенологического года Г.Э. Шульца для Северо-Запада Европейской России [1] и А.Н. Соловьёва для Кировской области [26] нам видится целесообразным подразделение зимнего сезона не на три (первозимье, среднезимье и предвесенье), а на четыре периода (первозимье, коренная зима, перелом зимы и предвесенье) с выделением субсезона перелома зимы. Данный период выделяется известным фенологом А.Н. Стрижёвым [27] как подсезон зимы и характеризуется по таким показателям, как резкий прирост светового дня и начало пения больших синиц (Parus major). Однако у А.Н. Стрижёва перелом зимы рассматривается как завершающий период сезона, а нами выделяется как период, предваряющий субсезон предвесенья.
Схема фенологических сезонов и периодов года на территории Удмуртии с характерными феноиндикаторами
ВЕСНА. Сезон может быть подразделен на четыре периода: снеготаяние, оживление весны, разгар весны и предлетье.
Снеготаяние. Климатологическим рубежом начала данного периода является устойчивый переход среднесуточной температуры воздуха через 0 °С в сторону повышения. Средней датой перехода температурного рубежа за период 1999 - 2010 гг. является 1 апреля. Фенологический индикатор начала данного периода - появление проталин на ровных открытых участках (полях). Средняя дата наступления явления - 4 апреля, с доверительным интервалом ± 17,4 дня. Наиболее ранний срок регистрации явления - 24 марта 2007 г., наиболее поздний срок регистрации - 27 апреля 1998 г. Число лет регистрации явления - 16. Необходимо отметить, что фактически снег начинает подтаивать и оседать при дневных оттепелях уже с конца второй или в третьей декаде марта, однако в связи с нечёткостью проявления начала и общей континуальностью явления (уменьшение величины снежного покрова) его использование в качестве индикаторного, на наш взгляд, проблематично. Окончание периода определяется полным сходом снега на полях, происходящим в среднем 19 апреля (число лет регистрации явления - 18).
Оживление весны. Климатологическим рубежом начала периода является устойчивый переход среднесуточной температуры воздуха через рубеж в +5 °С в сторону повышения. Средняя дата перехода температурного рубежа за период 1999 - 2010 гг. составила 23 апреля. В качестве фенологического индикатора начала данного периода нами использовано зацветание ивы козьей (Salix caprea) как наименьшее по лагу явление к таким климатическим и ландшафтным показателям, как сход снега на полях и устойчивый переход суточных температур через рубеж +5 °С. Средняя дата наступления явления - 19 апреля, с доверительным интервалом ± 13 дней. Наиболее ранний срок регистрации явления - 9 апреля 2008 г., наиболее поздний срок регистрации - 3 мая 1998 г. Число лет регистрации явления - 18.
В качестве индикатора начала периода оживления весны в центральных и северо-западных областях Европейской России [1] используется пыление ольхи серой (Alnus incam), которое в окрестностях Ижевска наступает существенно раньше приобретения ландшафтами бесснежного состояния (в среднем 12 апреля) в связи с чем, на наш взгляд, не может выступать как рубежное. Однако это не уменьшает фенологической значимости данного явления, поскольку оно используется для оценки продолжительности начального периода весны (от зацветания ольхи серой до зацветания берёзы повислой (Betula pendula)) [28].
Разгар весны. Климатологическим рубежом начала периода является устойчивый переход среднесуточной температуры воздуха через +10 °С в сторону повышения. Средняя дата перехода температурного рубежа за период 1999 - 2010 гг. - 8 мая. Фенологическим индикатором начала данного периода является начало пыления березы повислой (Betula pendula). Средняя дата наступления явления -
1 мая с доверительным интервалом ± 14,4 дня. Наиболее ранний срок регистрации явления - 18 апреля 1995 г., наиболее поздний срок регистрации - 14 мая 1998 г. Число лет регистрации явления - 18.
Предлетье. Фенологическими индикаторами начала данного периода, являющегося переходным между весенним и летним сезонами, выступают следующие феноявления:
- начало цветения сирени обыкновенной (Syringa vulgaris). Средняя дата наступления явления -
18 мая с доверительным интервалом ± 9,8 дня. Наиболее ранний срок регистрации явления - 9 мая 2001 г., наиболее поздний срок регистрации - 24 мая 2003 г. Число лет регистрации явления - 10.
- начало рассеивания семян ивы козьей (Salix caprea). Средняя дата наступления явления -
19 мая с доверительным интервалом ± 8,6 дня. Наиболее ранний срок регистрации явления - 12 мая 2010 г., наиболее поздний срок регистрации - 25 мая 2004 г. Число лет регистрации явления - 10.
- начало цветения рябины обыкновенной (Sorbus aucuparia). Средняя дата наступления явления
- 22 мая с доверительным интервалом ± 9,8 дня. Наиболее ранний срок регистрации явления - 14 мая 2010 г., наиболее поздний срок регистрации - 27 мая 2004 г. Число лет регистрации явления - 10.
ЛЕТО. Сезон может быть подразделён на три периода: перволетье, разгар лета и спад лета.
Перволетье. Климатологическим рубежом начала данного периода является переход среднесуточной температуры воздуха через рубеж +15 °С в сторону повышения. Средняя дата перехода температурного рубежа за период 1999 - 2010 гг. составила 3 июня. Фенологический индикатор начала данного периода - начало цветения шиповника майского (Rosa majalis). Средняя дата наступления явления - 3 июня с доверительным интервалом ± 14,8 дня. Наиболее ранний срок регистрации явления - 22 мая 2007 г., наиболее поздний срок регистрации - 12 июня 2002 г. Число лет регистрации явления - 12.
Разгар лета. Фенологическим индикатором начала данного периода является начало цветения липы мелколистной (Tilia cordata). Средняя дата наступления явления - 2 июля с доверительным интервалом ± 11,2 дня. Наиболее ранний срок регистрации явления - 23 июня 2010 г., наиболее поздний срок регистрации - 19 июля 2003 г. Число лет регистрации явления - 10.
Спад лета. Фенологическим индикатором начала данного периода является начало цветения полыни горькой (Artemisia absinthium). Средняя дата наступления явления - 1 августа с доверительным интервалом ± 12 дней. Наиболее ранний срок регистрации явления - 20 июля 2010 г., наиболее поздний срок регистрации - 7 августа 2003 г. Число лет регистрации явления - 10.
ОСЕНЬ. Сезон может быть подразделен на следующие периоды: ранняя осень, золотая осень, поздняя осень и предзимье.
Ранняя осень. Климатологическим рубежом начала данного периода является переход среднесуточной температуры воздуха через +15 °С в сторону понижения. Средняя дата перехода температурного рубежа за период 1999 - 2010 гг. - 29 августа. Фенологический индикатор начала данного периода - появление первых желтых листьев (прядей) на березах. Средняя дата наступления явления
- 23 августа с доверительным интервалом ± 6 дней. Наиболее ранний срок регистрации явления - 19 августа (2005 и 2007 гг.), наиболее поздний срок регистрации - 27 августа 2004 г. Число лет регистрации явления - 10.
Золотая осень. Климатологическим рубежом начала данного периода является переход среднесуточной температуры воздуха через +10 °С в сторону понижения. Средняя дата перехода температурного рубежа за период 1999 - 2010 гг. - 25 сентября. Фенологическим индикатором начала данного периода является выраженное пожелтение листьев на березе (около 50% пожелтевших листьев). Средняя дата наступления явления - 22 сентября с доверительным интервалом ± 2,8 дня. Разброс крайних дат данного феноявления невелик и находится в диапазоне 20-23 сентября. Число лет регистрации явления - 11.
Поздняя осень. Климатологическим рубежом начала данного периода является переход среднесуточной температуры воздуха через +5 °С в сторону понижения. Средняя дата перехода температурного рубежа за период 1999 - 2010 гг. составила 12 октября. Фенологическим индикатором начала данного периода является полное расцвечивание берез. Средняя дата наступления явления - 6 октября с доверительным интервалом ± 4,2 дня. Наиболее ранний срок регистрации явления - 3 октября 2003, 2008 гг., наиболее поздний срок регистрации - 10 октября 2004 г. Число лет регистрации явления - 12.
Предзимье. Климатологическим рубежом начала данного периода является переход среднесуточной температуры воздуха через 0 °С в сторону понижения. Средняя дата перехода температурного рубежа за период 1999 - 2010 гг. составила 9 ноября. В качестве фенологических индикаторов начала периода можно использовать явление окончания листопада у берёз и окончание листопада у сирени. Средняя дата окончания листопада у берёз - 25 октября с доверительным интервалом ± 6 дней. Наи-
более ранний срок регистрации явления - 19 октября 2008 г., наиболее поздний срок регистрации -30 октября 2010 г. Число лет регистрации явления - 12. Средняя дата окончания листопада у сирени -2 ноября с доверительным интервалом ± 5 дней. Число лет регистрации явления - 14.
ЗИМА. Сезон может быть подразделен на следующие периоды: первозимье, коренная зима, перелом зимы, предвесенье.
Первозимье. Фенологическим индикатором начала данного периода является установление снежного покрова. Средняя дата наступления явления - 18 ноября с доверительным интервалом ± 11,6 дня. Без учёта аномальных по характеру погоды предзимних и первозимних периодов 2008 и 2009 гг., наиболее ранний срок регистрации явления - 6 ноября 1998 г., наиболее поздний срок регистрации - 28 ноября 1996 г. Число лет регистрации явления - 16.
Коренная зима. Индикатором начала данного периода служит начало астрономической зимы, приходящееся на дни зимнего солнцестояния - 21 - 22 декабря.
Перелом зимы. Фенологическим индикатором данного периода является начало регулярного брачного пения большой синицы (Parus major). Средняя дата наступления явления - 24 января с доверительным интервалом ± 5,6 дня. Наиболее ранний срок регистрации явления - 20 января 1999 г., наиболее поздний срок регистрации - 30 января 1998 г. Число лет регистрации явления - 16.
Предвесенье. Фенологическим индикатором начала данного периода является появление передовых грачей (Corvus frugilegus) в городе. Средняя дата наступления явления - 8 марта с доверительным интервалом ± 9,8 дня. Наиболее ранний срок регистрации явления - 1 марта 2008 г., наиболее поздний срок регистрации - 17 марта 2006 г. Число лет регистрации явления - 19.
Имеющиеся данные позволяют оценить среднюю продолжительность и изменчивость продолжительности сезонов и периодов года на территории Ижевска и его окрестностей (см. табл. 1).
Таблица 1
Средняя продолжительность фенологических сезонов и периодов года на территории Ижевска и его окрестностей за 1993 - 2010 годы
Сезоны года Периоды года, их средняя продолжительность и стандартное отклонение, дни Средняя продолжительность сезонов года и их стандартное отклонение, дни
Весна Снеготаяние 15 і 10,6 60 ± 17,2
Оживление весны 12 і 10
Разгар весны 18 і 13,6
Предлетье 15 і 9,8
Лето Перволетье 29 і 15,6 81 ± 14,2
Разгар лета 28 і 9,8
Спад лета 24 і 10,8
Осень Ранняя осень 30 і 6 87 ± 12,8
Золотая осень 14 і 6
Поздняя осень 27 і 5,2
Предзимье 16 і 12
Зима Первозимье 34 і 11,8 137 ± 21,8
Коренная зима 34 і 5,8
Перелом зимы 43 і 11,8
Предвесенье 26 і 19,6
Таким образом, наиболее коротким фенологическим сезоном года на исследуемой территории является весна (16,5% от продолжительности года), средняя продолжительность свойственна лету (22,2%) и осени (23,8%), наиболее продолжительным сезоном является зима (37,5%). Что касается динамики протекания фенологических процессов в переходные сезоны года, то наиболее интенсивными они являются в первую половину весны (снеготаяние и оживление весны) и основной отрезок осени (золотая и поздняя осень), что соответствует тенденциям подекадного и помесячного тренда температур по г. Ижевску [14; 15]. В целом установленная динамика хода фенологических явлений, особенно на протяжении переходных сезонов года, отвечает нелинейности протекания переходных процессов, характеризующихся наличием режимов замедления и обострения.
Для оценки изменчивости продолжительности сезонов и фенопериодов в годовом цикле развития природы было оценено стандартное отклонение от среднего значения продолжительности на уровне 2 о (см. табл. 1). Наибольшая изменчивость продолжительности свойственна зимнему сезону, а наименьшая - осеннему. В тёплый период года наблюдается закономерное снижение изменчивости продолжительности сезонов от весны к осени, что, по-видимому, определяется сменой ведущих факторов по стадиям сезонного развития растений от температурного (лабильного) в начале развития к фотопериодическому (стабильному) в период окончания вегетации. Более сложная картина динамики изменчивости продолжительности свойственна фенопериодам (см. рис.).
20 18
16 14
5 X Ч
о" 12 |_
Ф X
с!
6 10
о
га х
ч 8
Э
о
6 4
2 0
Рис. Изменчивость продолжительности фенологических периодов года на территории Ижевска и его окрестностей: 1 - снеготаяние; 2 - оживление весны; 3 - разгар весны; 4 - предлетье; 5 - перволетье; 6 - разгар лета; 7 - спад лета; 8 - ранняя осень; 9 - золотая осень; 10 - поздняя осень; 11 - предзимье; 12 - первозимье; 13 - коренная зима; 14 - перелом зимы; 15 - предвесенье;
За характеризуемый климатический отрезок наибольшая изменчивость свойственна продолжительности переходного периода от зимы к весне - предвесенью, затем началу лета и центральному периоду весны - разгару весны, а также предзимью. Наименьшую изменчивость обнаруживает продолжительность осенних периодов и особенно поздней осени, после которой наблюдается резкое возрастание изменчивости продолжительности периодов. Низкая изменчивость периода коренной зимы определяется в первую очередь типом индикатора (астрономический). В целом прослеживается сохранение сезонной тенденции изменчивости феноотрезков, модулируемой погодичной динамикой температурных условий на протяжении весеннего и летнего периодов (высокая степень отклика фи-тофеноиндикаторов). Наивысшая степень изменчивости продолжительности предвесенья в первую очередь определяется изменчивостью наступления феноявления «появление проталин на полях» (± 17,4 дня), поскольку оно является результирующим таких достаточно широко варьирующихся по годам величин, как высота снежного покрова и динамика температур в конце марта - начале апреля.
Для оценки общих фенологических тенденций, обусловленных трендовой изменчивостью климата в ХХ в., было проведено сравнение средних сроков наступления сезонных фенологических явлений по г. Ижевску за базовый период (1952 - 1972 гг.) [9], относящийся ко второму похолоданию
ХХ в. [29; 30], со сроками наступления феноявлений, полученными в период современного потепления климата (см. табл. 2-4).
1 С| 1 □ , -1-
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
фенологические периоды года
Таблица 2
Изменение средних сроков наступления фенологических явлений весеннего сезона по г. Ижевску за 1952 - 2010 годы
Фенологические явления Средние даты наступления феноявлений по периодам Значения трендов, дни
1952 - 1972 гг. 1993 - 2010 гг.
Появление проталин на полях 10 апреля 4 апреля - 6
Жаворонок - появление 11 апреля 4 апреля -7
Начало пыления ольхи серой 18 апреля 12 апреля -6
Сход снега на полях 23 апреля 19 апреля -4
Начало пыления вяза гладкого 6 мая 28 апреля -8
Начало пыления берёзы 8 мая 1 мая -7
Начало цветения черёмухи 16 мая 10 мая -6
Начало цветения сирени 23 мая 18 мая -5
Таблица 3
Изменение средних сроков наступления фенологических явлений летнего сезона по г. Ижевску за 1952 - 2010 годы
Фенологические явления Средние даты наступления феноявлений по периодам Значения трендов, дни
1952 - 1972 гг. 1993 - 2010 гг.
Начало цветения шиповника 10 июня 3 июня - 7
Начало цветения липы 6 июля 2 июля - 4
Таблица 4
Изменение средних сроков наступления фенологических явлений осеннего сезона и первозимья по г. Ижевску за 1952 - 2010 годы
Фенологические явления Средние даты наступления феноявлений по периодам Значения трендов, дни
1952 - 1972 гг. 1993 - 2010 гг.
Полная окраска берёз 26 сентября 6 октября +10
Установление снежного покрова 8 ноября 18 ноября +10
Анализ фенологических данных по г. Ижевску показывает наличие выраженных тенденций в изменении сроков наступления сезонных явлений, находящихся в коррелятивной связи с современным климатическим трендом. В период современного потепления, по сравнению с базовым периодом, произошло достоверное смещение на более ранние сроки дат наступления весенних и летних явлений и в более поздние сроки стали наступать феноявления осени и начала зимы. Это нашло выражение и в изменении продолжительности сезонов года (см. табл. 5). В частности, при общем сохранении продолжительности весны произошло удлинение летнего сезона на 8 дней, осеннего на 9 дней и укорочение зимы на 16 дней. Полученные данные в целом соответствуют тенденциям изменения продолжительности сезонов года, установленным и по г. Кирову [3].
Таблица 5
Изменение продолжительности сезонов года по г. Ижевску
Сезоны года Продолжительность сезонов года по периодам
1952 - 1972 гг. 1993 - 2010 гг.
Весна 61 день 60 дней
Лето 73 дня 81 день
Осень 78 дней 87 дней
Зима 153 дня 137 дней
Выводы
Таким образом, в результате фенологических наблюдений, проведённых по г. Ижевску и его окрестностям, и обобщения собранного материала представляется целесообразным подразделение годового цикла развития природы на изучаемой территории с выделением 4 естественных сезонов, включающих 15 периодов. По сравнению с прочими сезонами года весна отличается наибольшей интенсивностью протекающих процессов, что является характерным для восточного (континентального) сектора Европейской территории России [31]. Установлено, что наблюдаемая в настоящее время тенденция потепления климата выражается в смещении на более ранние сроки фенологических явлений весны и лета и более позднем наступлении явлений осени и начала зимы, что в итоге выражается в удлинении сроков безморозного и вегетационного периодов года.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Шульц Г.Э. Общая фенология. Л.: Наука, 1981. 188 с.
2. Федотова В.Г. Основы фенологии. Ч. 1. Теоретический курс. СПб.: ЛЭТИ, 2002. 40 с.
3. Соловьёв А.Н. Биота и климат в XX столетии. Региональная фенология. М.: Пасьва, 2005. 288 с.
4. Израэль Ю.А. Глобальная система наблюдений. Прогноз и оценка изменений состояния окружающей среды. Основы мониторинга // Метеорология и гидрология. 1974. № 7. С. 3-8.
5. Сентемов В.В. Календарь природы города Сарапула // Край Удмуртский. 1977. С. 35-40.
6. Кайгородов Д.Н.Программа наблюдений над сменой периодических явлений в природе (фенологические наблюдения). НКП. Комитет по организации школьных наблюдений над природой. Сборник программ школьных наблюдений над природой. Петроград, 1922. Вып. 1. 156 с.
7. Сентемов В.В. Календарь природы Глазовского района // Край Удмуртский. Ижевск, 1964. С. 21-23.
8. Сентемов В.В. Календарь природы с. Селты // Сезонная жизнь природы Русской равнины. Календари природы Нечернозёмной зоны РСФСР за 1960 - 1972 гг. Л.: Наука, 1979. С. 150, 151.
9. Сентемов В.В. Календарь природы г. Ижевска // Сезонная жизнь природы Русской равнины. Календари природы Нечернозёмной зоны РСФСР за 1960 - 1972 гг. Л.: Наука, 1979. С. 152, 153.
10. Сентемов В.В. Календари природы г. Можги // Сезонная жизнь природы Русской равнины. Календари природы Нечернозёмной зоны РСФСР за 1960 - 1972 гг. Л.: Наука, 1979. С. 154, 155.
11. Попова Н.Ю. Фенология птиц в Удмуртской АССР // Фауна и экология животных УАССР и прилежащих районов. Ижевск, 1978. С. 33-38.
12. Илларионов А.Г. Рельеф // Природа Ижевска и его окрестностей: сб. ст. / сост. В.М. Подсизерцев. Ижевск: Удмуртия, 1998. С. 49-65.
13. Перевозчиков А.П., Туганаев В.В. Ижевск // Удмуртская Республика: Энциклопедия. Ижевск: Удмуртия, 2008. С. 342-349.
14. Климат Ижевска / под ред. Ц. А. Швер. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. 136 с.
15. Переведенцев Ю.П. Климатические условия и ресурсы Республики Удмуртия / Ю.П. Переведенцев, Э.П. Наумов, К.М. Шанталинский; под ред. Ю.П. Переведенцева, Э.П. Наумова. Казань: Изд-во Казан. унта, 2009. 212 с.
16. Руденко А.И. Методические указания и программа основных фенологических наблюдений // Изв. ВГО. 1951. Т. 83, вып. 4. С. 395-411.
17. Батманов В.А. Календарь природы. Свердловск, 1952. 89 с.
18. Инструкция по определению явлений, включённых в бланк-программу фенологических наблюдений для лесной зоны Европейской территории СССР / сост. А.А. Тавровский, С.Д. Харина, С.В. Щеголёва. Л. 1978. 18 с.
19. Фенологические наблюдения (организация, проведение, обработка). Унифицированное руководство для добровольной фенологической сети. Л.: Наука, 1982. 223 с.
20. Адаховский Д.А. Фенологические особенности булавоусых чешуекрылых (Lepidoptera, Rhopalocera) Удмуртии // Вестн. Удм. ун-та. Сер. Биология. 2005. №10. С. 71-80.
21. Адаховский Д.А. Материалы по фенологии Удмуртии. Характеристика весеннего этапа миграции птиц в долине реки Позимь в окрестностях города Ижевска // Вестн. Удм. ун-та. Сер. Биология. 2006. №10. С. 105-118.
22. Зайцев Г.Н. Фенология древесных растений. М.: Наука, 1981. 120 с.
23. Булыгин Н.Е., Щеголёва С.В. Роль фенологических календарей в изучении природных условий и в организации рационального природопользования // Сезонная жизнь природы Нечернозёмной зоны РСФРС за 1960
- 1972 гг. Л.: Наука, 1979. С. 4-9.
24. Педь Д. А. Об определении устойчивого перехода температуры воздуха через определённые значения // Метеорология и гидрология. 1951. № 10. С. 38-39.
25. Погода России:URL: http://meteo.infospace.ru/
26. Соловьёв А.Н. Сезонные наблюдения в природе. Программа и методика регионального фенологического мониторинга. Киров, 2005. 96 с.
27. Стрижев А.Н. Календарь русской природы. М.: Колос, 1993, 320 с.
28. Тюрин А.В. Продолжительность начального периода весны в лесах Европейской территории СССР (от зацветания ольхи серой, орешника-лещины и ольхи чёрной до зацветания берёзы) и её значение для организации лесокультурных работ // Труды фенологического совещания. 29 ноября - 4 декабря 1957 г. Л.: Гид-рометеоиздат, 1960. С. 176-183.
29. Груза Г.А., Ранькова Э.Я. Колебания и изменение климата на территории России // Изв. РАН. Сер. Физика атмосферы и океана. Т. 39, № 2. С. 166-185.
30. Ефимова Н.А., Строкина Л.А. Эмпирические оценки изменений климата на континентах северного полушария в конце XX века // Изменения климата и их последствия. СПб.: Наука, 2002. С. 93-104.
31. Щеголёва С.В. Некоторые пространственно-временные закономерности сезонного развития природы в степных и лесостепных областях Европейской территории СССР // Сезонная жизнь природы Русской равнины. Календари природы южной части европейской территории СССР. Л.: Наука, 1980. С. 5-12.
Поступила в редакцию 21.02.11
D.A. Adakhovskiy
Seasonal development of the nature in territory of Izhevsk and its vicinities and its features in conditions of the modern climatic tendency
The phenological materials, received during supervision over the seasonal phenomena on territory of Izhevsk and its vicinities for the period from the middle XX till the first decade of XXI century are generalized. The division of an annual cycle of development of the nature with allocation of 4 seasons and 15 periods is spent. It is established, that the tendency of warming of a climate observable now is expressed in displacement for earlier terms of the phenological phenomena of spring and summer and later approach of the phenomena of autumn and the beginning of winter.
Keywords: phenological phenomena, Izhevsk, the periodical press of an annual cycle, long-term trends.
Адаховский Дмитрий Александрович, старший преподаватель ГОУВПО «Удмуртский государственный университет» 426034, Россия, г. Ижевск, ул. Университетская, 1 (корп. 1) E-mail: garda2009@rambler.ru
Adakhovskiy D.A., senior lecturer Udmurt State University
426034, Russia, Izhevsk, Universitetskaya str., 1/1 E-mail: garda2009@rambler.ru
