CC BY
58
3. Радиационный баланс. Солнечная радиация и солнечное сияние. Ветер // Справочник по климату СССР. Л.: Гидромете-оиздат, 1967. Вып. 24.
4. Фондовые материалы Министерства здравоохранения РС (Я) за 1995, 2000, 2001 гг.
5. Статистический ежегодник Республики Саха (Якутия): Статистический сборник. Якутск: НИНК «Сахаполиграфиздат», 2004. 488 с.
6. Экономика районов и городов РС (Я) за 1990-2002 гг. // Статистический сборник. Якутск: Комгосстат РС (Я), 2003. 179 с.
7. Бородулина H.A., Тикунов B.C. Социально-экономическая классификация регионов России - основа формирования объективных критериев оценки бюджетных потребностей регионов (на примере здравоохранения) // Известия РАН. Серия географическая. 1988. №1. С. 18-35.
G.A. Gnatjuk,G.A. Ponomareva
The territorial features of health of the population of Republic Sakha (Yakutia)
The territorial features of health of the population of Republic Sakha (Yakutia) through a complex of parameters influencing health and territorial differentiation of the health of the population (on parameters sick rate and mortality death rate) are considered. A complex of parameters reflecting a level of development of public health services, standard of living, condition of natural environment range on groups according to a level of health of the population.
J J J
УДК 634.948: 502
A.H. Николаев
ДЕНДРОКЛИМАТИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ ЮЖНОЙ ЯКУТИИ
Природные экосистемы Южной Якутии в последние десятилетия подвергаются интенсивному антропогенному влиянию. Развитие здесь топливно-энергетического комплекса (ТЭК) оказывает воздействие на динамику развития лесных фитоценозов. Хотя видимые изменения в росте и развитии лесов данного района трудно выявить в короткие сроки исследований, однако методами дендроклиматического анализа можно определить интенсивность влияния ТЭК на радиальный прирост древесных растений.
Разработка Нерюнгринского угольного разреза ведет к запылению близлежащих районов. Особенно сильно это воздействие испытывают участки расположенные к юго-востоку от разреза, вследствие северо-западных ветров. Пыль, аккумулируясь на протяжении всей зимы на поверхности снежного покрова и понижая его альбедо, ускоряет процесс снеготаяния, что влияет на гидротермический режим почвогрунтов в весенний период. В результате происходит антропогенное изменение микроклимата почв, которое должно отразиться в ходе сезонного роста древесных растений, которое фиксируется радиальным приростом деревьев. Изучению влияния вышеперечисленных источников запыления на радиальный прирост лиственницы и сосны посвящена данная работа.
В Южной Якутии, где размещены объекты топливноэнергетического комплекса (ТЭК), располагаются ландшафтные комплексы, не имеющие явных признаков техногенных нарушений либо преобразований. Тем не менее они испытывают влияние промышленных объектов ТЭК. Влияние выражается в изменениях отдельных характеристик компонентов природно-территориальных комплексов (ПТК). К таким ландшафтам со скрытым антропогенным преобразованием относятся участки ПТК, находящиеся в зоне действия переноса воздушными массами продуктов промышленных выбросов.
Известно, что на территории Южной Якутии геохимические изменения, связанные с промышленным запы-лением, фиксируются в ландшафтных комплексах, расположенных на расстоянии около 15-20 км от объектов ТЭК [1]. Последствия промышленного запыления в этом регионе Якутии изучались сотрудниками ИМЗ СО РАН [1], [2], ГГП «Южякутгеология» [3], ИПЭС АН РС (Я)
[4]. Эти работы, в основном, посвящены определению пылевой нагрузки, влиянию запыления на поверхностные и подземные воды, на геохимию снежного покрова и почв, воздействие на другие составляющие и характеристики компонентов ландшафтов в них не рассматривается.
Общепринятыми методами мониторинга в короткие сроки трудно выявить изменения в росте и развитии лесов в зависимости от влияния ТЭК. Для этого потребуется, по крайней мере, несколько лет непрерывных наблюдений. Однако при использовании методов дендроклиматического анализа можно определить влияния ТЭК на радиальный прирост древесных растений в максимально короткие сроки. Дендрохронологические методы исследования, основанные на анализе ежегодного прироста, имеют ряд преимуществ:
• во-первых, древесно-кольцевые хронологии позволяют на достаточно высоком уровне выявить и количественно оценить реакцию древесных пород на изменения
климатических факторов (температуры воздуха, температуры почвы, количество осадков и др.);
• во-вторых, при помощи древесно-кольцевых хронологий можно производить непрерывные, точно датированные, длительные и с высоким разрешением (год, месяц, декада) количественные реконструкции многих важных климатических параметров;
• в-третьих, деревья растущие на территории России, имеют довольно большой срок жизни, что позволяет строить длительные хронологии. Установлено, что лиственницы на севере живут свыше 1000 лет [5], а в Центральной и Южной Якутии до 500-600 лет [6], [7];
• в-четвертых, к настоящему времени уже сделан ряд работ по мониторингу антропогенного воздействия на лесные экосистемы при помощи методов дендрохронологии [8], [9], [10].
В Южной Якутии промышленному загрязнениию подвергаются значительные по площади участки ПТК. Анализ материалов, посвященных изучению состояния снежного покрова в районе размещения объектов ТЭК, показал, что загрязнению пылью подвергаются значительные по площади участки (рис. 1). Крупными источниками являются:
Рис. 1. Запыленность района исследований (снимок со спутника)
• с конца 1940-х годов - Чуньманская ТЭС (пос. Чульман);
•с середины 1970-х годов - Нерюнгринский разрез
(окрестности г. Нерюнгри);
• с конца 70-х годов - железная дорога (Тында-Беркакит).
•с 1980-х годов пиковая котельная (г. Нерюнгри) и -
Нерюнгринская ГРЭС (пос. Серебряный Бор).
Леса в районе исследований с середины 1970-х годов наиболее интенсивно подвергаются антропогенному влиянию. Основным исходным фактором промышленного воздействия на динамику температуры и влажности деятельного слоя является запыление в зимний период (по В.Н. Макарову, 1990) около 50% годового запаса пыли), когда происходит загрязнение атмосферного воздуха, а затем снежного покрова пылью.
Объекты и методика исследований
Рассматриваемая территория находится в пределах группы провинций с горно-таежными и горно-редколесными природными комплексами прерывистого распространения многолетнемерзлых пород (ММП) страны гор Южной Сибири и по результатам последнего физико-географического районирования Якутии относится к Чуль-манской проскогорной провинции. Участки отбора проб расположены в границах Чульманской впадины, выполненной юрскими и меловыми породами, которая представ -ляет часть Чульманского эрозионно-денудационного пластового и пластово-складчатого плато.
Водораздельные пространства широкие плоские или пологоволнистые, относительное превышение 200-300 м. Склоны достаточно крутые, ступенчатые. Долины малых рек ящико- и корытообразные с хорошо развитыми пойменными террасами.
Леса района исследований относятся к алданскому горному среднетаежному округу, находящемуся в север -ной части предгорий Станового хребта [11]. Для анализа в районе исследований в зоне влияния Нерюгринского ТПК заложено 7 дендроклиматологических участков: 5 участков по сосне и 2 участка по лиственнице (рис. 2.):
1. Участок КЕРН - на водораздельном пространстве в районе руч. Холодникан. Бруснично-голубично-лишай-никовый лиственничник с сосной и с кедровым стлаником и березой кустарниковой (7ЛЗС). Сомкнутость крон 0,4-0,6. Высота деревьев 10-12 м, диаметр 13-18 см. Тра-вяно-кустарничковый ярус 40-50%, лишайниковый покров 70-80%, моховой покров 20-10%.
2. Участок СНЬМ - на водораздельном пространстве ме^ду старой и новой площадками метеостанции. Голу-бично-багульниково-брусничный сосново-лиственничный лес (5С5Л). Высота сосны 12-14 м, диаметр 18-20 см (1620 см). Высота лиственницы 14-16 м. Сомкнутость крон 0,4-0,5. Подлесок выражен. Кедровый стланик и ольха, ольха доминирует. Сомкнутость подлеска 0,8-0,7. Высота ольхи 4 м, кедрового стланика 2,5-3 м. Травяно-кус-тарничковый ярус 50-60%, моховой покров - менее 10%.
3. Участок CHLT - на водораздельном пространстве в районе дачных участков пос. Чульман на расстоянии около 2 км к востоку от Чульманской ТЭС. Багульниково-голубично-бруснично-мохово-лишайниковый сосняк (10С). Высота деревьев 13-14 м, диаметр 16-20 см. Подлесок выражен слабо. Травяно-кустарничковый ярус 80%, лишайниковый покров 10%, моховой покров 10%.
4. Участок NERP - зона действия пиковой котельной г. Нерюнгри на расстоянии менее 1 км к западу от источника запыления. Смешанный багульниково-голубичный сосново-лиственничный лес (5С5Л). Высота деревьев 1215 м, диаметр 15-18 см. Подлесок выражен слабо. Травяно-кустарниковый ярус 60%, имеются участки вытаптывания, которые занимают около 20-30% территории.
5. Участок BERK - в районе северной окраины поселка Беркакит на расстоянии около 1 км к востоку от железнодорожного полотна на водораздельном пространстве. Голубично-бруснично-багульниковый лиственнично-сосновый лес (2Л8С). Высота сосны 17-15 м, диаметр 2035. Высота лиственницы 14-16 м, диаметр 18-22. Травяно-кустарничковый ярус 70%,
6. Участок CERB - в 10 км от поселка Серебряный Бор к северу по трассе. Разнотравно-бруснично-зелено-мошный лиственничник с сосной с ерником и кедровым стлаником (9Л1С). Сомкнутость крон 0,5. Высота деревьев 15-20, диаметр 18-22 см. Увлажнение атмосферногрунтовое. Брусника 15% , мохово-лишайниковый покров 30%, травяной покров 70%.
124°15 124°30 12 4 ° 4 5 125°00' 125°15
124°30 124°45‘ 125°00' 50°:ЗО 125°33
Рис. 2. Карта схема района исследований ( • - участки отбора древесных кернов,
BERK и т.д. - название участков отбора дендрохронологи-ческого материала)
7. Участок ВБЦЯ - в 2 кмот дор. уч. Большой Дурай к северу от п. Чульман. Багульниково-лишайниковое лиственничное редколесье (10Л) с кедровым стлаником и душекией. Присутствует береза растопыренная Сомкнутость крон 0,2. Высота деревьев 10-14, диаметр 15-18 см. Местопроизрастание среднеувлажненное. Увлажнение грунтово-атмосферное. Багульник 15%, травяной покров 10%, лишайниковый покров 30%.
Методика построения древесно-кольцевых хронологий хорошо разработана [12-15]. Собранные материалы полностью отвечают общепринятым в дендроклиматичес-ком анализе требованиям [14]. На одном участке анализу подвергались в среднем 24 дерева. Для построения хронологий отбирались старые и средневозрастные деревья. Последующие измерения ширины годичных колец произведены на полуавтоматической установке ЬЮТАВ V-3.0 с точностью до 0,01 мм [16].
Посредством сочетания кросс-корреляционного анализа [17] и графической перекрестной датировки [18], [19] определялись относительная или абсолютная даты индивидуальных серий, выявлялись ложные и выпавшие кольца. При датировке и построении древесно-кольцевых хронологий был использован специализированный пакет программ для дендрохронологических исследований БРЬ-98 [20], а также программный пакет Т8АР^3.5 [16]. В результате проведенных работ были построены древеснокольцевые хронологии для ключевых участков района исследований (рис. 3).
Рис. 3. Обобщенные древесно-кольцевые хронологии по сосне (а - ШИН; б - ШИР; в - СЫЬМ; г - СЫЬТ; д - ВИК) и по лиственнице (е - СЕИВ; ж - ВБЦИ)
Реакция древесных растений на климатические факторы оценивалась функцией отклика. Анализ функций отклика и их широкое использование как статистического метода в дендроклиматологии обоснованы в работах Г. Фриттса [12], [21]. Он широко применяется многими
исследователями в России [13], [22-24]. Функция отклика может быть представлена как множественная регрессионная модель, которая объясняет изменчивость индексов радиального прироста деревьев на основании климатических факторов и прироста дерева в предшествующие годы. С помощью коэффициентов регрессии можно оценить относительный вклад каждой из исходных климатических переменных. Искомые коэффициенты уравнения вычисляются на базе ортогональной множественной регрессии, где в качестве зависимой переменной выступают значения индексов прироста, а в качестве независимых переменных - климатические переменные (температура и осадки). Статистическая модель описывается уравнением вида:
N
У( = ао +2 агХг +аN+1 у1_1 + аN + 2у,_2 +£
i=\ ’
где у1 - индекс прироста в 1 год; х. - температура воздуха и количество осадков в 1 год или 1-1 год; е - необъясненная ошибка.
Территория Чульманского плато в целом характеризуется резко-континентальным климатом. Радиационный баланс с ноября по февраль отрицательный. Показатели основных метеорологических характеристик, как свидетельствуют результаты наблюдений на метеостанциях и постах, расположенных в его пределах, зависят от ландшафтных условий и варьируют в широких диапазонах: среднегодовые температуры воздуха - от -7,5 до -12°С, среднемноголетние суммы осадков - от 430 до 665 мм. Более 50% осадков выпадает в летний период года, а около 10% - в зимний. Средняя годовая температура воздуха -9,5°С. По данным многолетних наблюдений [25], на площадке «Аэропорт» средняя месячная температура января составляет -36,7°С, июля + 15,8°С.
Преобладающее направление ветра практически во все сроки и во все месяцы, кроме июля, северо-западное. Выраженная штилевая погода (около 50% и более) характерна для декабря и января. В суточном ходе штилевая погода преобладает в вечернее время.
Продолжительность периода со снежным покровом 217 дней. Самая ранняя дата появления снега 31 августа и образования устойчивого снежного покрова 24 сентября, средняя соответственно 23 сентября и 8 октября, поздняя - 20 октября и 27 октября. Самая ранняя дата разрушения устойчивого снежного покрова 19 апреля и схода снежного покрова 24 апреля, средняя - 4 мая и 10 мая, поздняя - 25 мая и 4 июня. Наибольшая за зиму средняя декадная высота снежного покрова по постоянной рейке имела среднее значение 54 см, максимальное 115 см (начало апреля), минимальное 27 см (середина марта). При этом наибольшая за зиму средняя высота снежного покрова в лесу 56, максимальная 90, минимальная 31 см.
В целом на рассматриваемой территории ММП занимают около 50-60% территории, в районе пос. Чульман -
не более 50%, в районе Нерюнгри - до 60%. Мощность мерзлых пород в понижениях рельефа достигает 150 м, на склонах варьирует от 20 до 150 м. Температура многолетнемерзлых пород на глубине затухания годовых колебаний изменяется на склонах северных экспозиций от -0,8 до -1,2°С, на склонах южной экспозиции она составляет -0,2°С. В днищах долин северной ориентации она достигает -4,5°С, повышаясь в долинах южной ориентации до -0,7°. Мощность деятельного слоя изменяется в широком диапазоне - от 0,5 до 10 м [26], [27].
Сезонное промерзание горных пород начинается в конце сентября или начале октября и заканчивается во второй декаде апреля на отдельных участках в третьей декаде мая. В районе исследований максимальные глубины сезонного промерзания изменяются от 4,5 до 6,7 м с варьированием в период, начиная с последней декады июня по первую декаду июля, глубин оттаивания промерзших грунтов от 3 до 5,7 м. При этом глубина сезонного протаивания зависит от комплекса ландшафтных условий специфики местоположения и особенностей поверхности (относительная высота, уклон, экспозиция, состав грунтов и состояние покровов). В заболоченных понижениях рельефа максимальные глубины протаивания изменяются от 0,3 до 0,5 м, отложения пологих склонов и склонов холодных экспозиций протаивают в широком диапазоне от 0,1 до 1,4 м, на более дренируемых участках глубины протаивания изменяются от 1,5 до 2,8 м.
Среднегодовая температура грунтов в слое сезонного промерзания или протаивания формируется в интервале от +2° до -4°С, что определяет наличие разных типов сезонного протаивания - переходное, полу переходное, длительно-устойчивое, устойчивое, либо сезонного промерзания - переходное, полупереходное [27].
Результаты и обсуждения
В ходе датировок на всех семи участках были построены древесно-кольцевые хронологии. Аппроксимация возрастного тренда осуществлялась негативной экспонентой. Были получены стандартные - STD хронологии, а затем остаточные - RES хронологии. Всего по району исследований датированы 133 экземпляра кернов, что составляет 22362 древесных колец. Самые длинные хронологии были построены по лиственнице Каяндера - 413 лет (BDUR), по сосне обыкновенной - 186 лет (CHLM). Сделан статистический анализ количественных характеристик построенных обобщенных древесно-кольцевых хронологий (табл. 1). Из таблицы видно, что средние размеры у сосны обыкновенной больше, чем у лиственницы 0,56-0,76 мм и 0,29-0,45 мм соответственно. Однако максимальные размеры колец обнаружены у лиственницы 3,99 мм (CERB). У сосны максимальный размер кольца на участке CHLT - 3,36 мм. Стандартное отклонение размеров колец больше у сосны обыкновенной 0,278-0,393 мм против 0,158-0,251 у лиственницы.
Таблица 1
Статистические характеристики годичных колец у древесно-кольцевых
хронологий
№ Код Средние размеры колец, мм Максимальные размеры колец, мм Стандартное отклонение
1 СНЬМ 0,56 2,04 0,278
2 СНЬТ 0,76 3,36 0,393
3 №ЯН 0,58 2,18 0,293
4 0,64 2,57 0,331
5 БЫК 0,54 2,19 0,314
6 СЕЯВ 0,45 3,99 0,251
7 ББШ. 0,29 2,92 0,158
В программном пакете АЯЕТАМ проведен анализ статистических характеристик полученных древесно-кольцевых хронологий (табл. 2). Чувствительность и среднеквадратичное отклонение характеризуют качество ответа радиального прироста на изменение влияющих на ежегодный рост дерева климатических факторов. Чувствительность хронологий оценивает величину изменчивости ежегодного радиального прироста ствола деревьев, а стандартное отклонение - амплитуду его изменчивости. Из таблицы видно, что чувствительность для стандартной хронологии 0,15-0,18, а для остаточной хронологии 0,160,22.
* В светлых ячейках данные по 8ТБ-хронологиям, а в затемненных - данные по ЯЕЕ-хронологиям
Межсериальный коэффициент корреляции является хорошим показателем сходности реакции радиального прироста стволов отдельных деревьев на участке (или отдельных участков в генерализованной хронологии) на общие изменения климатических факторов. У всех полученных хронологий отмечается высокий межсериальный коэффициент корреляции (0,57-0,77) в стандартных хронологиях и (0,57-0,67) в остаточных хронологиях.
Следующим статистическим показателем была рассмотрена автокорреляция 1 порядка. В формировании годичного кольца в стволе древесных пород немаловажную роль играют условия предыдущего года или даже нескольких предшествующих лет. На всех участках автокорреляция четко выражена (от 0,57 до 0,71). Как видно из табл. 2, доля в суммарной дисперсии первой главной компоненты (ГК1) находится в пределах от 37 до 61% в стандартных хронологиях и от 35 до 47% в остаточных хронологиях. Отсюда следует, что имеется значительное влияние внешнего климатического (или экологического) фактора.
Между древесно-кольцевыми хронологиями проведен корреляционный анализ для последних 100 лет радиального прироста. Временные ряды были поделены на четыре равных периода по 25 лет (табл. 3): первый 1900-1924, второй 1925-1949, третий 1950-1974 ичетвертый 1975-2000 гг.
Хронологии показывают высокую видовую и пространственную зависимость радиального прироста. Хронологии по лиственнице не коррелируют с радиальным приростом по сосне. В начале XX века корреляция между двумя хронологиями по лиственнице составляла 0,53. Однако за последние 25 лет эта связь возрастает до 0,75.
Анализ корреляций хронологий сосны показал следующее. До 1925 года участок ВЯК (сосна) имеет значительную корреляционную связь с участками около г. Нерюнгри КБКН (0,77) и КЕЯР(0,72) ввиду относительно близкого расположения этих участков. С чульманскими участками (СНЬМ, СНЕГ) в начале века связь незначимая (0,37-0,40). В период с 1950 по 1975 гг. появляется значимая корреляционная связь (0,57-0,76). Несомненно, в этот период был единственный источник загрязнения - автомобильная дорога. Однако с 1975 по 2000 гг. эта связь уменьшается до 0,55-0,64. Очевидно, это вызвано усилением влияния г. Нерюнгри на участок ВЯв в последние десятилетия.
За последние 25 лет корреляция участка ВЯК с участком КБЯР, расположенным рядом с пиковой котельной г. Нерюнгри, достаточно высокая - 0,67, в то время как с другим участком КБМН, который находится в 4 км западнее около ручья Холодникан Не-рюнгринского разреза, уменьшается до 0,36.
Таблица 2
Статистические характеристики древесно-кольцевых хронологий
№ Код Порода Чувствительность Среднеквадратичное отклонение Межсериальный коэффициент корреляции Автокорреляция 1 порядка Доля дисперсии (в %) 1 главной компоненты
1 СНЬМ Р 0,17 0,26 0,64 0,71 45,23
0,20 0,18 0,61 0,02 39,83
2 СНЬТ Р 0,15 0,29 0,77 0,71 60,77
0,16 0,15 0,62 0,03 41,50
3 ЫЕЯН Р 0,16 0,22 0,71 0,60 52,52
0,19 0,17 0,57 0,03 34,55
4 ШЯР Р 0,15 0,22 0,69 0,64 50,06
0,18 0,16 0,62 0,04 39,60
5 БЫК Р 0,16 0,22 0,71 0,62 51,36
0,17 0,16 0,63 0,02 41,71
6 СЕЯВ Ь 0,18 0,24 0,65 0,57 46,98
0,22 0,19 0,67 -0,06 47,28
7 БЭиЯ Ь 0,16 0,22 0,57 0,61 36,97
0,19 0,17 0,61 0,03 39,43
Таблица 3
Коэффициенты корреляций ме^ду хронологиями сосны и лиственницы на участках в районе Нерюнгри
Хронологии СНЬМ СНЬТ ОТКН ВКК СЕКВ ВБИК
Период с 1900 по 1924
СНЬМ 1,00 0,56 0,32 0,45 0,37 0,19 0,02
СНЬТ 0,56 1,00 0,21 0,57 0,40 -0,01 -0,23
ОТКН 0,32 0,21 1,00 0,43 0,77 0,40 -0,10
ОТКР 0,45 0,57 0,43 1,00 0,72 0,01 -0,28
вкк 0,37 0,40 0,77 0,72 1,00 0,17 -0,27
СЕКВ 0,19 -0,01 0,40 0,01 0,17 1,00 0,53
ВБИК 0,02 -0,23 -0,10 -0,28 -0,27 0,53 1,00
Период с 1925 по 1949
СНЬМ 1,00 0,60 0,59 0,75 0,74 0,08 0,06
СНЬТ 0,60 1,00 0,68 0,66 0,57 0,12 0,30
ОТКН 0,59 0,68 1,00 0,65 0,69 0,05 0,20
ОТКР 0,75 0,66 0,65 1,00 0,44 0,03 0,10
ВКК 0,74 0,57 0,69 0,44 1,00 0,02 -0,11
СЕКВ 0,08 0,12 0,05 0,03 0,02 1,00 0,60
ВБИК 0,06 0,30 0,20 0,10 -0,11 0,60 1,00
Период с 1950 по 1974
СНЬМ 1,00 0,62 0,52 0,58 0,70 -0,03 -0,08
СНЬТ 0,62 1,00 0,50 0,77 0,76 -0,09 -0,33
ОТКН 0,52 0,50 1,00 0,50 0,59 0,21 -0,09
ОТКР 0,58 0,77 0,50 1,00 0,79 -0,08 -0,29
ВКК 0,70 0,76 0,59 0,79 1,00 0,01 -0,12
СЕКВ -0,03 -0,09 0,21 -0,08 0,01 1,00 0,65
ВБИК -0,08 -0,33 -0,09 -0,29 -0,12 0,65 1,00
Период с 1975 по 1999
СНЬМ 1,00 0,77 0,61 0,75 0,55 0,05 -0,26
СНЬТ 0,77 1,00 0,59 0,79 0,64 -0,06 -0,39
ОТКН 0,61 0,59 1,00 0,77 0,36 0,19 -0,09
ОТКР 0,75 0,79 0,77 1,00 0,67 0,14 -0,05
ВКК 0,55 0,64 0,36 0,67 1,00 -0,22 -0,34
СЕКВ 0,05 -0,06 0,19 0,14 -0,22 1,00 0,75
ВБИК -0,26 -0,39 -0,09 -0,05 -0,34 0,75 1,00
Известно, что на территории Южной Якутии геохимические изменения, связанные с промышленным запы-лением, фиксируются в ландшафтных комплексах, расположенных на расстоянии около 15-20 км от объектов ТЭК. Преобладающее направление ветра практически во все сроки и во все месяцы, кроме июля, северо-западное. Из сопоставления снимков со спутника (рис. 1) и с картой схемой участков (рис. 2) становится заметно влияние антропогенного фактора на радиальный прирост сосны для различных участков, особенно в последние годы.
Нами был проведен анализ радиального прироста сосны и лиственницы в зависимости от температуры воздуха и осадков в течение последних 75 лет. Для расчета кли-магических функций отклика хронологий использовались климатические данные метеостанции Чульман. В ходе исследований перед нами стояла задача исследовать ход влияния климатических параметров на радиальный прирост.
Для сравнения интенсивности влияния климатических факторов весь период метеорологических наблюдений с 1935 года был поделен на 3 интервала. Первый с 1935 по 1949 гг., нам показывает реакции растений в “доиндуст-риальный период”. Второй с 1950 по 1975 гг., представляет собой “период начала освоения” данного района. Третий с 1975 по 1989 гг. является “периодом интенсивного антропогенного воздействия и развития ТЭК” в районе исследований. Анализ функции отклика показал, что разные виды по-разному реагируют на влияние температуры воздуха и на количество выпадающих осадков.
По лиственнице заложено два пробных участка. Первый около Серебряного Бора (СЕЯВ) в районе влияния ТЭК, второй - контрольный около ручья Большой Дурай (ВОПЯ). В период с 1935 по 1949 гг. эти две хронологии по лиственнице имеют наиболее сходную реакцию на внешние факторы (рис. 4).
Рис. 4. Коэффициенты корреляций древесно-кольцевых хронологий ВБПЯ и СЕЯВ с температурой воздуха по декадам
Это показывает, что в данный период на двух участках по лиственнице условия произрастания были более-менее сходны. Радиальный прирост лиственниц (СЕЯВ и ВБПЯ) в марте-апреле и в мае, в период с 1935-1949 гг., имеет отрицательные корреляции с температурой воздуха. В дальнейшем с начала июня до середины августа радиальный прирост значимо положительно коррелирует с температурой воздуха.
Осадки также более значимы для участка СЕЯВ в период со второй декады апреля по конец июня. На участке ВБПЯ осадки марта и апреля отрицательно влияют на радиальный прирост деревьев, а с начала мая до середины июля осадки имеют некоторое положительное влияние с ростом деревьев.
В период с 1950 по 1974 гг. реакция лиственниц на участке СЕЯВ на температуры воздуха в марте и апреле отрицательная, а в мае незначительная. На участке ВБПЯ, в марте и в первой декаде апреля отмечается положительная корреляция. После, до конца мая воздействие температур отрицательное. В первой декаде июня на обоих участках корреляция с температурой воздуха положительная. В дальнейшем влияние температур на участке СЕЯВ до августа отрицательное, а на участке ВБПЯ, напротив, до середины сентября - положительное. Влияние осадков на оба участка лиственницы незначительно. В третьей дека-
де июня в период активного радиального роста влияние осадков положительно.
В период с 1975 по 1989 гг. реакция лиственниц на влияние климатических параметров имеет наибольшие расхождения. В этот период в районе исследований в Южной Якутии были введены основные объекты ТЭК. Особенно значительное различие влияния внешних условий на радиальный прирост между обоими участками показано в пределах с марта по конец мая, т.е. в период схода снегового покрова. На участке СЕЯВ влияние температур воздуха значительно меньше, чем на участке ВБПЯ. Предполагается, что именно в этот период выявляется влияние ТЭК на радиальный прирост деревьев. Как нам известно, температура воздуха в мае-апреле непосредственно способствует сходу снегового покрова. Влияние температуры воздуха на участок СЕЯВ не столь существенно, т.к. запыленный снег, потеряв свое альбедо, требует меньшее количество тепла на его сход. Напротив, в этот же период для участка ВБПЯ сход снега требует значительное количество тепла. В этот период радиальный прирост деревьев показывает, что на этих двух участках произошло значительное изменение условий произрастания.
Участки по сосне показали также более или менее синхронную реакцию на климатические параметры. На всех участках сосны в период с 1935 по 1989 гг. прослежива-
Рис. 5. Коэффициенты корреляций древесно-кольцевых хронологий ЫЕЯН и ВЯК с температурой воздуха по декадам
ется значительное изменение реакции радиального прироста в зависимости от температур воздуха (рис. 5).
В периоды с 1935 по 1949 и с 1950 по 1974 годы функции отклика роста деревьев на температуры воздуха в период с марта по конец апреля различаются незначительно. В этих же пределах в период с 1975 по 1989 гг. влияние температур воздуха снизилось на всех участках. В первой декаде мая температуры воздуха на всех участках имеют положительную связь друг с другом. В дальнейшем на участках около п. Чульман (CHLM и CHLT) влияние температуры воздуха не значимо. На участках в окрестностях г. Нерюнгри (NERP, NERH и BRK) до середины июня температуры воздуха не имеют существенного влияния на радиальный прирост сосны, после чего вплоть до сентября они значимы.
Осадки для всех участков сосны в период с 1935 по 1949 гг. положительно влияли на радиальный прирост деревьев. В этот интервал времени реакция на количество выпадающих осадков сходна у всех древесно-кольцевых хронологий. В последние десятилетия на участке NERH выпадающие осадки стали негативно влиять на радиальный прирост сосны. Это объясняется тем, что после открытия Нерюнгринского разреза, изменился сток грунтовых вод около ручья Холодникан. Это привело к повышению уровня грунтовых вод. Вследствие этого осадки, со-
здавая избыточное увлажнение на участке, отрицательно воздействуют на радиальный прирост деревьев.
Заключение и выводы
Корреляционный анализ деревьев позволил выявить интенсивность влияния климатических факторов по периодам для разных участков. Основное воздействие загрязнения атмосферы Нерюнгринским угольным разрезом на древесные породы приходится на участки, лежащие к юго-востоку от источника загрязнения. Вследствие этого два участка по сосне около Нерюнгри, находящиеся к востоку и западу от разреза, за последние два десятилетия показали снижение корреляции радиального прироста деревьев.
1) Дендроклиматический мониторинг применим для выявления влияния ТЭК на лесные экосистемы.
2) В течение последних 65 лет произошли значительные изменения воздействия климатических факторов на радиальный прирост деревьев в районе исследований. Особенно сильные изменения наблюдаются за последние десятилетия с момента развития ТЭК в данном регионе.
3) Сосна и лиственница по-разному реагируют на сходные климатические условия. Это еще раз указывает на существенные различия в экологии данных видов. Участки из одной древесной породы более или менее сходно реагируют на изменения внешних условий.
4) В радиальном приросте деревьев обеих пород наблюдается влияние ТЭК. Особенно сильно оно проявляется в период схода снега. Запыление снега, снижая его отражающую способность, ведет к раннему сходу снежного покрова на данной территории. Это было зафиксировано радиальным приростом обеих пород.
Литература
1. Макаров В.Н. Геохимия техногенеза Севера. Якутск: ИМЗ СО РАН, ЯГУ, 1994. 68 с.
2. Геохимия снежного покрова Якутии / Макаров В.Н., Федосеев Н.Ф., Федосеева В.И. Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО АН СССР, 1990. 152 с.
3. Завадский Ф.Р. Загрязнение снежного покрова газопылевыми выбросами на территории Южно-Якутского территориально-производственного комплекса // Проблемы и перспективы освоения природных ресурсов Южной Якутии. Якутск: Изд-во Якутского ун-та, 1996. С. 85.
4. Щелчкова М.В. Влияние выбросов Нерюнгринской ГРЭС на окружающую среду // Наука и образование. 1998. № 1. С. 120-126.
5. Ваганов ЕЛ., Наурзбаев М.М., Егерь И.В. Предельный возраст деревьев лиственницы в Сибири // Лесоведение, 1999 №6. С. 66-70.
6. Николаев А.Н. Древесно-кольцевые хронологии как отражение изменений климата // Лес и вечная мерзлота: Особенности состава и структуры лесов мерзлотного региона, проблемы рационального ведения хозяйства и охраны: Монография (колл. авт.). Якутск: Изд-во Якутского ун-та, 2000. С. 25-33.
7. Николаев А.Н., Наурзбаев М.М., Егерь И.В., Силкин П.П. Возраст лиственницы в среднетаежной подзоне лесов Якутии / / Флора и Фауна особо охраняемых территорий республиканской системы Ытык Кэрэ Сирдэр / Авт.- сост.: П.А. Тимофеев, Л.Е. Шматкова. Якутск: Кудук, 2001. С. 190-191.
8. Симачев И.В., Ваганов Е.А., Высоцкая Л.Г. Дендроклиматический анализ изменчивости прироста лиственницы в зоне выбросов Норильского горно-металлургического комбината // География и природные ресурсы. 1992. № 3, С. 136-142.
9. Васильева Н.П., ГитарскийМ.Л., Карабань Р.Т., Назаров И.М. Мониторинг повреждаемых загрязняющими веществами лесных экосистем России // Лесоведение. 2000. № 1. С. 23-31.
10. ВоронВ.П., Стельмахова Т.Ф., Коваль И.М. Воздействие загрязнения атмосферы на сосновые леса восточного Донбасса // Лесоведение. 2000. № 1. С. 46-50.
11. Тимофеев П.А., Исаев А.П., Щербаков П.П. и др. Леса среднетаежной подзоны Якутии. Якутск: ЯНЦ СО РАН, 1994. 140 с.
12. Fritts H.C. Tree rings and climate.- London, New York, San Francisco: Academic Press, 1976.- 567 p.
13. Шиятов С.Г. Дендрохронология верхней границы леса на Урале. М.: Наука, 1986. 136 с.
14. Cook E.R, Kairiukstis L. (eds.) Methods of Dendrochronology: applications in environmental sciences // Dordrecht - Boston - London: Kluwer Acad. Publ., 1990. 394 p.
15. Шиятов С.Г., ВагановЕ.А., КирдяновА.В., Круглое В.Б., Мазепа B.C., Наурзбаев ММ., Хантемиров P.M. Методы дендрохронологии. Часть 1. Основы дендрохронологии. Сбор и получение древесно-кольцевой информации: Учебно-методич. пособие. Красноярск: КрасГУ, 2000. 80 с.
16. Rinn F. TSAP version 3.5. Reference Manual. Computer program for tree ring analysis and presentation . - Frank Rinn , Heidelberg, Germany, 1996.- 264 p.
17. Holmes R.L. Computer-assisted quality control in tree-ring dating and measurement // Tree-ring Bulletin, 1983, Vol. 44, P. 69-75.
18. Duglass A.E. Climatic cycles and tree-growth . A study of the annual rings of trees in relation to climate and solar activity // Washington: Carnegie Inst., 1936. Vol.3, 171 p.
19. Schweingruber F.H. Tree rings: Basics and applications of dendrochronology.- Dordgrecht: Reidel Publ., 1988.- 276 p.
20. Holmes R.L. Dendrochronology program library -users manual.- Laboratory of Tree-Ring Research, University of Arizona, Tucson, Arizona USA Updated September 1998- электронная версия.
21. Fritts H.C. Reconstructing large-scale climatic patterns from tree-ring data. A diagnostic analysis.- Tucson; London: The University of Arizona Press, 1991.- 286 p.
22. Ваганов E.A., Шиятов С.Г., Мазепа B.C. Дендроклима-тические исследования в Урало-Сибирской Субарктике. Новосибирск: Наука, 1996. 246 с.
23. Briffa K.R., Cook E.R. Methods of Response Function Analysis.// In: Methods of Dendrochronology. Applications in the Environmental Sciences (Eds.Cook, Kairiukstis). Kluwer Acad. Bubl., Dordrecht, Boston, London. 1990.P. 240-247.
24. Schweingruber F.H. Tree Rings and Environment. Dendroecology. - Birmensdorf, Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research. Berne, Stuttgart, Vienna, Haupt. -1996. - 609 p.
25. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Серия 3. Многолетние данные. Части 1-6. Вып. 24. Якутская АССР. Книга 1. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1989. 607 с.
26. Белокрылое И.Д., Ефимов А.И. Многолетнемерзлые породы зоны железно-рудных и угольных месторождений Юж-ной Якутии. М.: Изд-во АН СССР, 1960. 75 с.
27. Южная Якутия / Под ред. В.А. Кудрявцева. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1975. 444 с.
A.N. Nikolaev
Dendroclimatic Monitoring of forest ecosystems in southern Yakutia
Natural ecosystems in southern Yakutia have been subject to strong anthropogenic impacts in recent decades. Coal mining activities in the area affect the dynamics of forest phytocenoses. Although visible changes in the growth and evolution of the forests are difficult to detect over a short period of investigations, however, methods of dendroclimatic analysis can determine the intensity of effects from mining activities on radial growth of trees.
Mining operations at the Neryungri open-pit coal mine lead to dust contamination of the surrounding areas. This impact is especially strong south-east of the mine due to north-westerly winds. Dust accumulates on the snowcover surface throughout the winter and, reducing its albedo, accelerates snow melting. This influences the hydrothermal regime of soils in springtime. As a result, anthropogenic alteration of the soil microclimate occurs which would affect the seasonal growth of trees and be recorded in annual increment of tree growth. The present paper discusses the effect of dust sources on radial growth of larch and pine.
J J J
