CC BY
20
Труды Кольского научного центра РАН. Прикладная экология Севера. Вып. 9. 2021. Т. 12, № 6. С. 169-174. Transactions of the Kda Science Centre. Applied Ecology of the North. Series 9. 2021. Vol. 12, No. 6. P. 169-174.
Научная статья УДК 581.5
doi:10.37614/2307-5252.2021.6.12.9.022
ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА НА ФЕНОЯВЛЕНИЯ В ЛАПЛАНДСКОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ ЗАПОВЕДНИКЕ (МУРМАНСКАЯ ОБЛАСТЬ)
Наталья Владимировна Зануздаева, Мария Евгеньевна Каримова
Лапландский государственный природный биосферный заповедник, Мончегорск, Россия
Аннотация
Приводится анализ динамики средней температуры воздуха за пятьдесят лет (1971-2020 гг.) и ее воздействия на исследованные фенологические явления. На основании многолетних рядов наблюдений показан сдвиг фазы цветения большинства видов растений на более ранние сроки. Ключевые слова:
Лапландский заповедник, фенологические наблюдения, экологический мониторинг, сдвиг фазы цветения
Original article
IMPACT OF CLIMATE CHANGE ON PHENOLOGICAL PARAMETERS (LAPLAND STATE RESERVE, MURMANSK REGION)
Natalya V. Zanuzdaeva, Maria E. Karimova
Lapland State Reserve, Monchegorsk, Russia
Abstract
This work includes analysis of the dynamics of the average air temperature during 50 years (1971-2020) and its effect on selected phenological parameters. Based on long-term series of observations, we show the shift of flowering period to earlier dates. Keywords:
Lapland State Reserve, phenological observations, environmental monitoring, shift of flowering dates
Введение
Лапландский заповедник расположен в западной части Мурманской области, в северо-таежной подзоне. Общая площадь заповедника — 278 435 га. Он был создан 17 января 1930 г.
С момента создания в заповеднике круглогодично на постоянных фенологических маршрутах ведется экологический мониторинг, включающий фиксацию природных процессов и явлений. Изучение динамики фенологических процессов на фоне наблюдающихся климатических изменений представляет большой интерес. Наиболее чувствительными к изменению климата являются растения.
© Зануздаева Н. В., Каримова М. Е., 2021
Материалы и методы
Рассмотрено сорок феноявлений. Проанализировано влияние средних температур воздуха, переходов через 0 °С, + 5 °С, + 10 °С, максимальных температур выше 0 °С, минимальных температур воздуха через 0 °С, + 5 °С на ряд гидрологических явлений (табл. 1) и развитие фенофаз 23 видов растений (табл. 2). В работе использовали данные «Календаря природы» за период 1971-2020 гг., сведения собирали по методике ведения летописей природы в заповедниках К. П. Филонова и Ю. Д. Нухимовской [1990] с учетом новейших рекомендаций по унификации фенологических наблюдений на особо охраняемых природных территориях (ООПТ) [Минин и др., 2020]. При характеристике температурных переходов использовали данные метеорологической станции Мончегорск. Для всех явлений были расчитаны коэффициент корреляции (г) и уровень значимости (p), определяющий достоверность коэффициента корреляции. Расчеты выполняли в программе MS Excel [Коросов, 2007].
Результаты
Среднегодовая температура воздуха за период 1936-1970 гг. составила - 0,5 °С, за период 1936-2020 гг. - 0,1 °С, за период 1971-2020 гг. + 0,2 °С. За рассматриваемый период 1971-2020 гг. линейный тренд показал смещение температуры в сторону повышения, но уровень значимости (p) не подтвердил достоверность корреляции с изменением фенодат. Направленные смещения фенодат у растений происходят под влиянием многолетних изменений климатических условий, причем наблюдается многолетняя тенденция в варьировании фенодат. У большинства рассмотренных растений (кроме водяники, купальницы и тысячелистника) наблюдается отрицательный многолетний линейный тренд, т. е. значимое смещение фенодат в сторону более раннего начала цветения (рис. 1). У 10 % видов растений и у 50 % гидрологических явлений уровень значимости (p) показал достоверность коэффициента корреляции. В температурной динамике уровень значимости показал достоверность коэффициента корреляции при переходе среднесуточной температуры воздуха выше 0 °С (в сторону более раннего начала), при переходе минимальной температуры воздуха ниже + 5 °С, ниже 0 °С, среднесуточной температуры воздуха ниже 0 °С — в сторону более позднего начала (табл. 1, 2). Анализ динамики температурных вариаций за последние полвека показывает достоверные изменения в сторону потепления [Летопись ..., 2020], процесс этот стал явным с начала 1980-х гг. в центральной части Кольского полуострова. Эти изменения фиксируются последние тридцать лет, в конце XX в. такая динамика не прослеживалась [Kozlov, Berlina, 2002].
Влияние температурных изменений на ход фенологических процессов отмечается и в других частях России: в Командорском заповеднике, Бурятии, Алтайском государственном заповеднике и др. [Летопись ..., 2020].
Заключение
На примере ряда дикорастущих растений Кольского Севера показано смещение начала цветения на более ранние сроки. Связь феноявлений с метеоданными довольно сложная, сказывается и влияние снежного покрова, могут быть и другие компоненты изменчивости фенодат. Полученные результаты подчеркивают важность фенологических наблюдений для оценки региональных климатических изменений.
Таблица 1
Характеристика метеоявлений Лапландского заповедника за период 1971-2020 гг.
Метеоявление N Средняя дата r Р
Разрушение устойчивого снежного покрова 50 21,05 ± 8 дней* -0,26 0,07
Вскрытие водоема (озеро Чунозеро) 49 29,05 ± 6 -0,34 0,02
Полное освобождение ото льда озера Чунозеро 50 03,06 ± 7 -0,42 < 0,01
Весенние забереги на водоеме (озеро Чунозеро) 50 19,05 ± 8 0,07 0,64
Полный сход снега в лесу 50 31,05 ± 6 -0,08 0,56
Последний заморозок в воздухе 50 2,06 ± 12 -0,77 < 0,01
Первый снегопад 50 26,09 ± 14 0,11 0,21
Первый снежный покров 50 10,10 ± 11 0,31 0,01
Образование устойчивого снежного покрова 50 25,10 ± 14 0,29 0,02
Ледостав на водоеме (озеро Чунозеро) 49 8,11 ± 10 0,40 < 0,01
Начало постоянных оттепелей 50 4,04 ± 16 -0,25 0,13
Переход среднесуточной температуры воздуха > 0 °С 50 24,04 ± 12 -0,39 0,02
Переход min температуры воздуха > 0 °С 50 12,05 ± 11 -0,20 0,21
Переход min температуры воздуха > + 5 °С 50 10,06 ± 10 -0,26 0,12
Переход среднесуточной температуры воздуха > +5 °С 50 22,05 ± 10 -0,20 0,21
Переход среднесуточной температуры воздуха > +10 °С 50 17,06 ± 12 -0,07 0,63
Переход min температуры воздуха < + 5 °С 50 16,09 ± 12 0,36 < 0,01
Переход среднесуточной температуры воздуха < + 5 °С 50 29,09 ± 11 0,28 0,03
Переход min температуры воздуха < 0 °С 50 13,10 ± 10 0,42 < 0,01
Переход среднесуточной температуры воздуха < 0 °С 50 22,10 ± 11 0,35 < 0,01
Переход max температуры воздуха < 0 °С 50 2,11 ± 12 0,24 0,05
Примечание. N — объем выборки; г — коэффициент корреляции; р — уровень значимости (полужирным обозначен уровень р < 0,05).
* Стандартное отклонение.
Таблица 2
Характеристика фитофенологических явлений за период 1971-2020 гг.
Название вида Феноявление N Средняя дата r p
латинское русское
1 2 3 4 5 6 7
Betula sp. Береза Начало сокодвижения 50 03,05 ± 6* - 0,38 < 0,01
Начало развертывания листьев 50 2,06 ± 7 -0,38 < 0,01
Начало цветения 49 7,06 ± 7 -0,30 0,03
Начало рассеивания семян 48 31,07±9 -0,36 0,04
Полное изменение окраски листьев 50 14,09 ± 5 0,27 0,03
Alnus incana (L.) Moench Ольха серая Начало цветения 48 12,05 ± 8 - 0,24 0,09
Tussilago farfara L. Мать-и-мачеха Начало цветения 46 23,05 ± 7 - 0,54 < 0,01
Arctous alpine (L.) Niedenzu Арктоус альпийский Начало цветения 49 31,05 ± 7 - 0,28 0,05
Daphne mezereum L. Волчеягодник Начало цветения 50 24,05 ± 8 - 0,35 0,01
Salix caprea L. Ива козья Начало цветения 49 24,05 ± 7 - 0,19 0,19
Empetrum hermaphroditum L. Водяника обоеполая Начало цветения 50 22,05 ± 7 0,24 0,09
Larix sibirica Ledeb. Лиственница сибирская Начало развертывания хвои 50 1,06 ± 7 - 0,20 0,17
Полное изменение окраски хвои 49 3,10 ± 5 0,12 0,39
Caltha palustris L. Калужница болотная Начало цветения 50 10,06 ± 5 - 0,26 0,07
Rubus chamaemorus L. Морошка Начало цветения 50 10,06 ± 6 - 0,14 0,32
Vaccinium myrtillus L. Черника миртолистная Начало цветения 50 10,06 ± 7 - 0,32 0,02
Trientalis europaea L. Седмичник Начало цветения 50 19,06 ± 6 - 0,09 0,54
Trollius europaeus L. Купальница европейская Начало цветения 50 21,06 ± 6 0,06 0,69
Picea obovata Ledeb. Ель сибирская Начало цветения 48 18,06 ± 6 - 0,42 < 0,01
Andromeda polifolia L. Подбел многолистный Начало цветения 50 16,06 ± 6 - 0,26 0,07
Maianthenum bifolium (L.) F.W. Schmidt Майник двулистный Начало цветения 50 1,07 ± 6 - 0,25 0,08
Chamaepericlymenum Suecicum (L.) Aschers. & Graebn. Дерен шведский Начало цветения 50 24,06 ± 7 - 0,18 0,21
Linnaea borealis L. Линнея северная Начало цветения 50 2,07 ± 6 - 0,38 < 0,01
Окончание таблицы 2
1 2 3 4 5 6 7
Campanula rotundifolia L. Колокольчик круглолистный Начало цветения 50 8,07 ± 6 - 0,15 0,31
Chamaenerion angustifolium (L.) Scop. Иван-чай узколистный Начало цветения 50 16,07 ± 7 - 0,05 0,74
Начало рассевания семян 48 18,08 ± 10 - 0,26 0,12
Filipéndula ulmaria (L.) Maxim. Лабазник вязолистный Начало цветения 50 23,07 ± 7 - 0,05 0,75
Calluna vulgaris (L.) Hull Вереск обыкновенный Начало цветения 50 30,07 ± 6 - 0,08 0,60
Achillea millefolium L. Тысячелистник обыкновенный Начало цветения 49 6,07 ± 6 0,08 0,61
Примечание. N — объем выборки; г — коэффициент корреляции; р — уровень значимости (полужирным обозначен уровень р < 0,05).
* Стандартное отклонение.
Рис. 1. Изменение фенодат начала цветения мать-и-мачехи за 1971-2020 гг.: у — календарные даты переведены в непрерывный ряд; 1 — исходные данные; 2 — линия тренда
Список источников
Коросов А. В. Специальные методы биометрии. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2007. 364 с.
Летопись природы: фенология, отклики биоты на изменение климата // Материалы II Международной научной конференции в Центрально-Лесном государственном природном биосферном заповеднике (10-14 августа 2020 г.). М.: Т-во научных изданий КМК, 2020. 218 с.
Минин А. А., Ананин А. А., Буйволов Ю. А., Ларин Е. Г., Лебедев П. А., Поликарпова Н. В., Прокошева И. В., Руденко М. И., Сапельникова И. И., Федотова В. Г., Шуйская Е. А., Яковлева М. В., Янцер О. В. Рекомендации по унификации фенологических наблюдений в России // Заповедная наука. 2020. № 5 (4). С. 89-110.
Филонов К. П., Нухимовская Ю. Д. Летопись природы в заповедниках СССР. М.: Наука, 1990. 142 с.
Kozlov M. V., Berlina N. G. Decline in length of the summer season on the Kola peninsula, Russia // Climatic Change. 2002. V. 54. P. 387-398.
References
Filonov K. P., Nukhimovskaya Yu. D. Letopis' prirody v zapovednikakh SSSR. M.: Nauka, 1990. 142 p.
Korosov A. V. Spetsial'nyye metody biometrii. Petrozavodsk: Izd-vo PetrGU, 2007. 364 p.
Kozlov M. V., Berlina N. G. Decline in length of the summer season on the Kola peninsula, Russia // Climatic Change. 2002. V. 54. P. 387-398.
Letopis prirody: fenologiya, otkliki bioty na izmeneniye klimata // Materialy II Mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii v Tsentral'no-Lesnom gosudarstvennom prirodnom biosfernom zapovednike (10-14 avgusta 2020 g.). M.: T-vo nauchnykh izdaniy KMK, 2020. 218 p.
Minin A. A., Ananin A. A., Buyvolov Yu. A., Larin Ye. G., Lebedev P. A., Polikarpova N. V., Prokosheva I. V., Rudenko M. I., Sapelnikova I. I., Fedotova V. G., Shuyskaya Ye. A., Yakovleva M. V., Yantser O. V. Rekomendatsii po unifikatsii fenologicheskikh nablyudeniy v Rossii // Zapovednaya nauka. 2020. No 5 (4). P.89-110.
Статья поступила в редакцию 03.06.2021; одобрена после рецензирования 22.06.2021; принята к публикации 24.08.2021.
The article was submitted 03.06.2021; approved after reviewing 22.06.2021; accepted for publication 24.08.2021.
