CC BY
39
ВОЗРАСТНАЯ СТРУКТУРА И РАДИАЛЬНЫЙ РОСТ ЛИСТВЕННИЦЫ НА МОЛОДЫХ МОРЕНАХ СЕВЕРО-ЧУЙСКОГО ХРЕБТА
Анатолий Юрьевич Бочаров
Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, 634055, Россия, г. Томск, пр. Академический 10/3, научный сотрудник лаборатории динамики и устойчивости экосистем, тел. (3822)49-27-43, e-mail: [email protected]
Елена Евгеньевна Тимошок
Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, 634055, Россия, г. Томск, пр. Академический 10/3, заведующая лабораторией динамики и устойчивости экосистем, тел. (3822)49-27-43, e-mail: timoshokee@,mail. ru
Анализ древесно-кольцевых хронологий лиственницы сибирской и структура ее насаждений позволили установить особенности реакции лесной растительности на климатические изменения, в частности, на динамику ледников. Выделено участие лиственницы в составе первичных сообществ и выявлены периоды, и интенсивность ее заселения на отложенные морены. Определены состав и структура насаждений, особенности реакции прироста на климатические факторы.
Ключевые слова: радиальный рост, возрастная структура, высокогорные леса, лиственница, ледники, морены.
AGE STRUCTURE AND RADIAL GROWTH OF LARCH ON THE YOUNG MORAINES IN THE CEVERO-CHUISKY RANGE, THE ALTAI MOUNTAINS
Anatoly Yu. Bocharov
Institute of Monitoring of Climatic and Ecological Systems, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 634055, Russia, Tomsk, 10/3 Academichesky prospekt, research scientist of the Laboratory of ecosystem dynamics and sustainability, tel. (3822)49-27-43, e-mail: [email protected]
Elena E. Timoshok
Institute of Monitoring of Climatic and Ecological Systems, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 634055, Russia, Tomsk, 10/3 Academichesky prospekt, header of the Laboratory of ecosystem dynamics and sustainability, tel. (3822)49-27-43, e-mail: timo [email protected]
Tree ring width chronologies in Siberian larch (Larix sibirica) and structure of its stands were analyzed to find patterns of forest response on climate changes and the glacier dynamics. Larch took part in the primary communities. Periods and intensity of its colonization of the moraines were determined. Composition and structure of the stands as well as the patterns of radial increment response on climate changes were determined.
Key words: radial growth, age structure, high elevation forests, larch, glaciers, moraines.
Глобальные и региональные климатические изменения на сегодняшний день являются одними из актуальных, так как подобные изменения влияют на
веками сложившееся процессы развития лесных экосистем, такие как плодоношение, сохранность и приживаемость подроста, смены породного состава. Изменения влажностного и термического режимов территорий могут привести к смещению границ ботанико-географических зон.
Высокогорные центры современного оледенения Алтая и молодые моренные комплексы, сформировавшиеся после отступания ледников, начавшегося в конце XIX века, являются уникальными модельными полигонами для исследований возрастной структуры насаждений образовавшихся на молодых моренах ледников и радиального прироста деревьев, произрастающих в пессимальных условиях приледниковых морен. Деревья на верхнем пределе произрастания, вследствие суровых условий существования, обладают быстрой и четкой реакцией на изменяющиеся условия окружающей среды, выражающейся как в снижении радиального прироста деревьев, так и в изменении структуры древостоев.
Морены ледников - своеобразные ландшафты, образующиеся при их отступании. Они представляют несортированные ледниковые отложения, сложенные обломками разной величины - от крупных валунов до мелкого моренного ила, образовавшегося при перетирании обломков ледником. Молодые морены ледников, сформировавшиеся с середины XIX в. до настоящего времени хорошо выделяются в рельефе долин и ограничены высокими конечно-моренными валами этого времени [1].
Мониторинг популяций лиственницы проводился в 2000-2010 гг., в Северо-Чуйском центре современного оледенения в двух модельных горно -ледниковых бассейнах Актру и Корумду, на молодых моренах долинных ледников Малый Актру (2200-2240 м над ур. м.) и Корумду (2240 -2300 м над ур. м.), граничащих с современным горно-лесным поясом, а также - на моренах ледника Большой Актру (в 1960-1964 гг. распался на два отдельных ледника Левый Актру и Правый Актру, [2], расположенных значительно выше современной границы леса (2390-2530 м над ур. м.).
На молодых моренах ледника Малый Актру, на третьей разнотравно-мохово-ивово-березковой (ерниковой) стадии первичной сукцессии, на территории, освободившейся ото льда в 1900-1911 гг. (расстояние от современного языка ледника Малый Актру - 400-700 м) в молодых насаждениях лиственницы выделяются три возрастные группы, со средним возрастом 89, 73 и 55 лет (рис. 1). При этом, возрастные и морфологические показатели насаждений на право- и левобережье р. Актру очень близки. На моренах, отложенных позднее (расстояние от ледника до 200-400 м), на второй, разнотравно-мохово-ивовой стадии сукцессии, единичные молодые деревца лиственницы сибирской отмечены на участках освободившихся ото льда в 1926-1936 и 1916-1921 гг. Средний возраст деревьев в этих фрагментах -64 и 54 года.
На пионерной стадии сукцессии (расстояние от ледника 10-200 м), на моренах этого ледника молодые особи лиственницы во все годы наблюдений отсутствовали.
На молодых моренах ледника Корумду, на расстоянии около 800 м от ледника (фронтальная морена), в молодом насаждении лиственницы присутствуют две возрастные группы (рис. 1), со средним возрастом 92 и 64 года. Возраст выделенных возрастных групп близок с таковым, отмеченным на третьей стадии сукцессии на молодых моренах ледника Малый Актру, На расстоянии 300-400 м от ледника Корумду, на второй, мохово-ивоворазнотравной стадии сукцессии также выделены две возрастные группы, средний возраст которых несколько ниже - 65 и 56 лет, чем в предыдущем фрагменте. На этой стадии сукцессии отмечено сходство возраста старших поколений (I и II) лиственницы с возрастными группами деревьев на молодых моренах ледника Малый Актру в конце второй стадии (территория, освободившееся ото льда в 1926-1936 гг.).
100 -Г
90 -- --
80 -70" в в—
а
S 40 -с- ■ ---
30 20 10 -о -I-^--------------1-----^-----------1-^--------------1-----^----------1--^--------------1
III стадия II стадия III стадия II стадия III стадия
Малый Актру Корумду Большой Актру
■ I поколение □ II поколение □ III поколение □ IV поколение
Рис. 1. Возрастная структура насаждений лиственницы на разных стадиях первичной сукцессии на молодых моренах ледников Малый Актру, Корумду и Большой Актру (Северо-Чуйский хребет)
На молодых моренах ледника Большой Актру лиственница сибирская единичными экземплярами встречается только на третьей, кустарничково-разнотравно-ивовой стадии сукцессии. В насаждениях лиственницы выделены четыре возрастные группы, основные (I и II) поколения присутствуют в насаждениях лиственницы произрастающей как на моренах ледника Малый Актру так и Корумду. Средние возраста первого и второго поколений лиственницы в целом близки для всех рассматриваемых участков относящихся к третьей стадии сукцессии. Средний возраст третьего поколения близок со средним возрастом деревьев лиственницы третьей возрастной группы с морен Малого Актру относящихся к третьей стадии сукцессии и с основным поколением лиственницы со второй стадии сукцессии морен Малого Актру и Корумду. Отличия заключаются в том, что на молодых моренах ледника
Большой Актру на третьей стадии формируется еще и более молодое поколение лиственницы со средним возрастом деревьев 35 лет.
Для анализа радиального роста по образцам с 27 моделей лиственницы сибирской была получена обобщенная древесно-кольцевая хронология длительностью 118 лет (1892 - 2010 гг). При сравнении индивидуальных серий лиственницы сибирской с разных местообитаний варьирование коэффициента корреляции составило 0,35-0,72, межсерийный коэффициент корреляции внутри индивидуальных серий 0,57. Синхронность серий средняя (0,69).
Для выяснения влияния факторов климатической природы обобщенная хронология сравнивалась с погодичными среднемесячными климатическими характеристиками метеостанции Актру (2150 м над ур.м.) за период с 1958 по 1994 год. Наибольшую положительную связь с индексами прироста имеют весенне-летние температуры. Коэффициент корреляции с температурой мая +0,55, июня и июля +0,50. Отрицательная зависимость наблюдается с осадками июня (-0,34). Изменчивость прироста, объясняемая климатом, достаточно высокая. Высокая и значимая связь между весенне-летней температурой и индексами прироста позволила использовать их для расчета модели реконструкции температуры мая-июля (рис. 2). Уравнение линейной регрессии имеет вид: Ту-уп=14,364391пё+6,18008. Статистические характеристики
показывают хорошее качество модели (Б=34,49 при р<0,00001).
о
СҐ
а
>
н
а
а
о
с
2
О
Годы
Рис. 2. Реконструированная сумма весенне-летних температур, сглаженная с шагом в 7 лет и индексы радиального прироста лиственницы сибирской в
горно-ледниковом бассейне Актру
В результате мониторинга популяций лиственницы сибирской на модельных молодых моренах в двух горно-ледниковых бассейнах Актру и
Корумду (Северо-Чуйский центр оледенения) выявлено значительное сходство в радиальном росте деревьев и в возрастном строении древостоев лиственницы сибирской на молодых моренах долинных ледников Малый Актру, Корумду и Большой Актру.
На основании вышесказанного можно заключить, что общим внешним фактором, определяющим динамику радиального прироста лиственницы на моренном комплексе малой ледниковой эпохи в горно-ледниковом бассейне р. Актру, является климат. Наибольший вклад (60%) в формирование годичного прироста вносят температуры весенне-летних месяцев (май-июль).
Как показали наши исследования, на моренных комплексах малой ледниковой эпохи ледников Малый и Большой Актру снижение температуры воздуха происходило в начале XX века (1910-1923 гг.), в 60-х (1958-1962 гг.) и середине 80-х (1983-1987 гг.). В конце XX столетия (с 1987 по 1994 г.) наблюдается увеличение суммы температур весенне-летнего периода.
По мере удаления от современных языков ледников отмечено увеличение средних возрастов, диаметров и высот деревьев. Значительное увеличение основных показателей происходит на удалении более 500 м, где у деревьев лиственницы отмечено начало семеношения. Таким образом, роль лиственницы в формировании первичной растительности возрастает по мере продвижения от современных языков ледников к фронтальным моренам середины XIX в. Наиболее значительна она на третьей стадии постгляциальной сукцессии [3], на моренах, отложенных более 100 лет назад, где возраст самых старых особей достигает 97 лет. Для этой стадии установлено значительное сходство в возрастном строении насаждений лиственницы сибирской на моренах ледников Малый Актру, Корумду и Большой Актру. На всех моренах присутствуют особи основных поколений -первого и второго. Наибольшее число поколений (четыре) выявлено на моренах ледника Большой Актру.
На второй стадии сукцессии роль лиственницы значительно ниже. В конце этой стадии, на моренах, отложенных в 1916-1936 гг., возраст самых старых деревьев 65 лет. В горно-ледниковых бассейнах Актру и Корумду возрастной состав представлен двумя поколениями, практически одинаковых по возрасту.
Снижение возраста деревьев лиственницы по мере приближения к леднику указывает на заселение лиственницей участков молодых морен по мере освобождения территорий ото льда. При сохранении в дальнейшем существующих природных условий и отсутствии катастрофических воздействий возможно дальнейшее развитие выявленных молодых насаждений лиственницы сибирской на молодых моренах долинных ледников Северо-Чуйского хребта.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Душкин М.А. Многолетние колебания ледников Актру и условия развития молодых морен // Гляциология Алтая. - 1965. - Томск: Изд-во ТГУ. - Вып. 4. - С. 83-101.
2. Окишев П.А. Некоторые замечания о деградации ледника Большой Актру // Гляциология Алтая. - 1965. Вып. 4. - С. 146-152.
3. Тимошок Е.Е., Нарожный Ю.К., Диркс М.Н., Скороходов С.Н., Березов А.А. // Динамика ледников и формирование первичной растительности на молодых моренах Центрального Алтая. - Томск. - 2008. - 206 с.
© А.Ю. Бочаров, Е.Е. Тимошок, 2013
