CC BY
62
Дендро 2012: перспективы применения древесно-кольцевой информации для целей охраны, воспроизводства и рационального использования древесной растительности
СОЗДАНИЕ ЭТАЛОННЫХ СЕРИЙ ПРИРОСТА ГОДИЧНЫХ КОЛЕЦ ХВОЙНЫХ ДЕРЕВЬЕВ В ВОЛОГОДСКОЙ ОБЛАСТИ
Н.В. ЛОВЕЛИУС, проф. каф. физической географии и природопользования Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена, д-р биол. наук, канд. геогр. наук,
С.В. ЛЕЖНЕВА, асп. каф. физической географии и природопользования Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена,
С.Б. ПАЛЬЧИКОВ, доц. каф. лесоустройства и охраны лесаМГУЛ, канд. с.-х. наук,
А.В. ЧЕРАКШЕВ, магистрант каф. ботаники и физиологии растений МГУЛ
ФГБОУ ВПО «Российский Государственный Педагогический Университет им. А.И. Герцена»,
191186, Санкт-Петербург, набережная реки Мойки, д.48 ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет леса» 141005, Московская обл., г. Мытищи-5, ул. 1-я Институтская, д. 1, МГУЛ
Разносторонний охват проблем в исследованиях лесных экосистем можно разделить на ряд направлений, среди которых: методическое, лесохозяйственное, дендроиндикационное, дендрохронологическое, незаконные рубки, археологическое, гидрометеорологическое, астрофизичекое. В последние годы активизировались работы по ряду перечисленных направлений, среди которых особое место занимает формирование баз данных по годичным кольцам деревьев из лесных районов для выявления незаконных рубок. Одним из таких районов является Вологодская область, где в августе 2012 года проведена экспедиция «Атлека - 2012». Исследования выполнялись в северо-западном районе области в труднодоступном лесном массиве, носящем название «Атлека». Это место известно также как Великий Андомский водораздел - здесь на небольшом расстоянии друг от друга берут начало три ручья, первый из которых принадлежит бассейну Атлантического океана, второй - Северного Ледовитого, а третий - бассейну внутреннего стока - Каспийскому морю. В слове «АтЛеКа» и зашифрованы их начальные буквы: Атлантический, Ледовитый, Каспийское. Целью экспедиции под названием «Атлека - 2012» было взятие кернов модельных деревьев ели и сосны для определения состояния древостоев в этом уникальном районе. Проведение здесь незаконных рубок создаёт угрозу редким и исчезающим объектам лесных, болотных и водных биотопов Вологодчины и граничащим с ней Карелии, Архангельской области. Проведенный анализ внеземных и гидрометеорологических факторов позволил определить: внеземные факторы имеют отношения: геомагнитная активность от 86% до 150%, солнечная активность от 48% до 130%, галактические космические лучи от 93% до 100%. Это дает основание заключить, что при высокой геомагнитной активности создаются благоприятные условия для роста ели, тогда как высокая солнечная активность и ГКЛ неблагоприятны для роста деревьев. Различия между отношениями факторов накануне и в годы больших приростов к данным в годы с малым, могут служить показателем их значимости в создании благоприятной или неблагоприятной среды для формирования аномального прироста деревьев.
Ключевые слова: дендроиндикация, серии прироста, годичный прирост, ель, сосна, база данных, лесные экосистемы, незаконные рубки
Разносторонний охват проблем в исследованиях лесных экосистем можно разделить на ряд направлений, среди которых методическое, лесохозяйственное, дендроиндикационное, дендрохронологическое, незаконные рубки, археологическое, гидрометеорологическое, астрофизичекое. В последние годы активизировались работы по ряду перечисленных направлений [2-18], среди которых особое место занимает формирование баз данных по годичным кольцам деревьев из лесных районов для выявления незаконных рубок. Одним из таких районов является Вологодская область, где в августе 2012 г. проведена экспедиция «Атлека - 2012». Исследования выполнялись в северозападном районе области в труднодоступном лесном массиве, носящем название «Атлека».
Это место известно также как Великий Ан-
домский водораздел - здесь на небольшом расстоянии друг от друга берут начало три ручья, первый из которых принадлежит бассейну Атлантического океана, второй - Северного Ледовитого, а третий - бассейну внутреннего стока - Каспийскому морю. В слове «АтЛеКа» и зашифрованы их начальные буквы: Атлантический, Ледовитый, Каспийское.
Таких уникальных точек в мире всего четыре. Еще одна - в Скалистых горах в Северной Америке, где разделяются бассейны Тихого, Атлантического и Северного Ледовитого океанов. Третья - в Турции, на водоразделе Атлантического, Индийского океанов и Каспийского моря. Четвертая - в Новоду-гинком районе Смоленской области, где находится водораздел Черного, Балтийского и Каспийского морей.
98
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2014
Дендро 2012: перспективы применения древесно-кольцевой информации для целей охраны, воспроизводства и рационального использования древесной растительности
36° 40°
Глобальные бассейны
I 1 1 Бассейн Атлантического океана — Границы глобальных бассейнов
! ■■■ II | Бассейн Северного Ледовитого океана Границы региональных бассейнов
| щ | Область внутреннего евроазиатского сток Точка схождения трех глобальных бассейнов
Рис. 1. Район исследований ▲. Источник: [1]
Fig. 1. Study area ▲. Source: [1]
Целью экспедиции под названием «Атлека - 2012» было взятие кернов модельных деревьев ели и сосны для определения состояния древостоев в этом уникальном районе. Проведение здесь незаконных рубок создает угрозу редким и исчезающим объектам лесных, болотных и водных биотопов Вологодчины и граничащим с ней Карелии, Архангельской области. В верхней части картосхемы треугольником обозначен район исследований (рис. 1).
Сбор образцов проводился вместе с В. С. Вернодубенко и А. С. Пестовским - сотрудниками Вологодской региональной лаборатории СевНИИЛХ. Было заложено шесть пробных площадей. На каждой из них составлялось таксационное описание, проводился отбор кернов по два из десяти модельных деревьев наибольшего возраста.
Керны отбирались над корневой шейкой ствола с помощью бурава Пресслера по сторонам с хорошо выраженным равномерным приростом. Всего было отобрано 120 кернов. Каждый керн упаковывался в бумаж-
ный конверт с маркировкой пробной площади и модельного дерева. При таксационном описании пробной площади указывали тип леса, состав древостоя, определяли средний возраст, измеряли высоту и диаметр, выполняли перечет деревьев. Определение показателей древостоев выполнено с помощью высотомера и мерной вилки, рулетки и других инструментов. Все сведения заносили в полевой журнал. В этой публикации использованы измерения по 60 кернам (20 кернов в каждой из 3-х пробных площадей).
Обработка собранных материалов выполнена в Научно-образовательном экспертно-аналитическом Центре исследования древесных растений Московского государственного университета леса (г. Мытищи).
Перед измерением все керны проходили предварительную подготовку. Каждый керн приклеивался на деревянную подложку, поверхность керна, зачищалась ножом для резки бумаги (со сменными лезвиями) или хирургическим скальпелем. Для увеличения контрастности между ранним и поздним при-
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2014
99
Дендро 2012: перспективы применения древесно-кольцевой информации для целей охраны, воспроизводства и рационального использования древесной растительности
Таблица 1
Прирост годичных колец (мм) ели в ельнике кисличнике (ПП 1 - 2012) Growth of annual rings (mm) in the spruce fir grove (PP 1 - 2012)
1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
1 2,44 1,68 3,43 2,63 1,63 1,54 1,54 1,07 1,42
2 2,41 2,30 3,45 3,72 1,48 1,96 1,29 1,40 1,28
3 2,44 2,50 3,34 2,91 1,07 2,14 1,34 1,22
4 3,02 2,74 3,26 2,80 1,43 1,87 1,56 1,46
5 2,67 2,87 3,24 2,60 1,97 1,53 1,04 1,57
6 2,07 3,00 2,80 2,89 1,94 1,63 1,28 1,59
7 2,24 3,74 2,82 2,29 1,48 1,53 1,08 1,45
8 2,59 3,31 2,55 1,86 1,30 1,60 0,76 1,71
9 2,18 2,30 3,66 3,66 2,06 1,43 1,41 0,92 1,67
10 2,49 2,41 3,56 3,07 2,09 1,34 1,53 0,86 1,74
Таблица 2
Прирост годичных колец сосны (мм) в сосняке черничнике (ПП 4 - 2012) Growth of annual rings of pine (mm) in the pine myrtillus (PP 4 - 2012)
1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
1 3,32 3,24 3,52 2,33 1,56 1,73 0,96 1,08 0,72
2 3,08 3,22 3,27 2,49 1,18 1,36 0,78 1,01 0,81
3 3,21 3,43 4,60 3,40 2,61 1,26 1,51 0,76 0,82
4 4,17 3,92 4,11 3,71 2,30 1,78 1,65 0,90 0,94
5 3,38 3,34 4,27 3,16 1,89 1,53 1,29 0,87 1,06
6 3,04 2,89 3,34 2,61 2,03 1,72 1,27 0,85 0,80
7 2,57 3,48 3,52 3,40 1,97 1,52 1,29 0,83 0,94
8 2,22 3,83 3,14 2,90 1,59 1,55 1,48 0,83 1,00
9 2,52 2,95 3,48 2,81 1,34 1,72 1,16 0,70 1,11
10 2,94 3,38 3,87 2,83 1,86 1,54 1,22 1,01 0,99
ростом годичного кольца использовался мел. Перед проведением измерений для контроля кольцо каждого десятилетия (2010, 2000, 1990, 1980 гг. и т. д.) отмечалось.
Измерения кернов проводили на установке LINTAB, которая представляет собой комплекс, предназначенный для измерения величин прироста годичных колец полуавтоматическим способом и последующего их статистического и графического анализа. Полуавтоматический комплекс состоит из бинокулярного микроскопа, двигающегося столика, обеспечивающего линейное перемещение образца с точностью 0,01 мм и приспособления, преобразующего электронный сигнал в цифровой для компьютера со специальным программным обеспечением [12].
LINTAB прошел сертификацию в Федеральном агентстве по техническому регулированию и метрологии; по результатам испытаний был зарегистрирован в Государс-
твенном реестре средств измерений и допущен к применению на территории Российской Федерации [14]. К этому прибору прилагается компьютерная программа TSAPWin, которая позволяет вводить данные измерений в компьютер, исправлять и анализировать полученные данные, представлять их в табличной и графической форме. Для контроля правильности измерений серию каждого керна перекрестно датировали в программе TSAPWin со средней групповой хронологией. В случае низкого уровня синхронности, диагностируемого программой TSAPWin, керн поступал на повторное измерение.
Измерения кернов ели и сосны выполнены для 3-х пробных площадей (табл. 1 - 3), являются основой создания базы данных по району исследований, которая может быть эталонной для выявления неконтролируемых рубок, а также дает возможность определить систему факторов среды, определяющих
100
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2014
Дендро 2012: перспективы применения древесно-кольцевой информации для целей охраны, воспроизводства и рационального использования древесной растительности
Таблица 3
Прирост годичных колец ели (мм) в ельнике черничнике (ПП 5 - 2012) Growth of annual rings spruce (mm) myrtillus spruce (PP 5 - 2012)
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
2,47 2,33 2,53 1,21 1,36 1,13 0,88 1,04 1,28 0,89 0,95
1,73 2,35 2,29 1,55 1,26 1,29 0,84 1,04 1,03 0,95 0,77
1,83 2,00 1,89 1,73 1,30 1,27 0,71 1,26 1,27 0,93
0,75 1,38 2,49 2,01 1,49 1,46 1,17 0,85 1,34 1,38 1,00
0,83 2,08 1,86 1,93 1,57 1,28 1,31 0,92 1,19 1,03 0,97
0,88 2,56 1,95 1,87 1,37 1,25 1,35 0,90 1,35 1,18 1,04
1,08 1,98 2,13 1,80 1,45 1,20 1,17 0,84 1,47 1,00 0,98
1,29 1,73 1,68 1,91 1,56 0,88 0,96 0,86 1,40 0,70 1,20
1,89 2,18 1,90 1,60 1,46 1,33 1,05 0,99 1,21 0,92 1,23
1,85 1,79 2,11 1,53 1,39 1,22 1,03 0,88 1,21 0,78 1,36
K%
кисл
черн
годы
Рис. 2. Дендрограмма индексов прироста ели, произрастающей в кисличнике (сплошная линия) и черничнике (пунктирная) (ПП 1, ПП 5 - 2012)
Fig. 2 Dendrogram index growth spruce growing in grove (solid line) and myrtillus (dashed) (PP 1, PP 5 - 2012)
межгодовую и внутривековую изменчивость прироста деревьев в районе исследований.
Для приведения измерений обобщенных серий измерений ( мм) по каждой пробной площади к сопоставимому виду и нивелирования «кривой большого роста», присущей всем биологическим системам, проводилось нормирование измерений от 10-летней календарной нормы. По данным нормированных приростов годичных колец (индексов) выполнены дендрограммы (рис. 2, 3).
Серия годичных колец в ельнике черничнике имеет большую продолжительность (1904-2012 гг.), чем в ельнике кисличнике (1929-2012 гг.). На рис. 2 отчетливо просле-
живается согласованный ход индексов прироста ели в кисличнике и черничнике с колебаниями в диапазоне от 60 до 140 %, в таком же диапазоне изменяется прирост сосны (рис. 3).
Для определения параллельности изменения прироста ели и сосны рассчитаны коэффициенты корреляции. В одинаковых условиях произрастания в черничнике сосна и ель имеют высокий коэффициент корреляции 0,68. В разных лесорастительных условиях одна порода показывает меньшую согласованность в многолетнем ходе прироста годичных колец (г = 0,51). Коэффициент корреляции абсолютных значений в ельнике
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2014
101
Дендро 2012: перспективы применения древесно-кольцевой информации для целей охраны, воспроизводства и рационального использования древесной растительности
Таблица 4
Годы аномальных приростов с отклонениями одного знака на пробных площадях Years of abnormal growths with disabilities have the same sign on the test areas
Тип леса Ельник черничный (ПП 5) Сосняк кисличный (ПП 4) Ельник кисличный (ПП 1) Тип леса Ельник черничный (ПП 5) Сосняк кисличный (ПП 4) Ельник кисличный (ПП 1)
Годы минимумов Годы максимумов
1929 92,60 82,61 88,84 1950 109,2 118,38 110,91
1939 80,31 89,01 93,27 1951 107,14 107,86 106,73
1941 80,78 89,32 59,52 1960 132,56 132,56 114,56
1958 68,97 88,84 79,52 1962 116,64 116,64 138,71
1968 74,19 74,19 69,33 1963 122,25 122,25 108,47
1969 62,45 62,45 76,63 1970 117,01 118,74 132,17
1973 79,97 80,42 67,79 1984 110,02 113,23 113,23
1980 72,57 80,91 80,91 1990 110,29 140,56 123,94
1999 83,45 80,95 74,68 1991 116,02 109,99 124,57
2003 93,69 84,12 86,93 2009 123,19 113,72 119,36
2012 73,74 88,15 84,45 2010 130,49 108,06 114,92
Среднее 78,4 81,9 78,4 среднее 117,7 118,4 118,9
K%
Рис. 3. Дендрограмма индексов прироста сосны, произрастающей в сосняке черничнике (ПП 4 - 2012) Fig. 3 Dendrogram indices of growth of pine in the pine myrtillus (PO 4 - 2012)
кисличнике и сосняке черничнике (r = 0,82) и ельнике черничнике и сосняке черничнике (г = 0,68) выше, чем на этих же пробных площадях в индексах (г = 0,50 и r = 0,54).
Серии годичных колец использованы нами для определения влияния локальных, региональных и глобальных факторов среды, влияющих на межгодовую и внутривековую изменчивость роста деревьев.
Для определения факторов среды, определяющих согласование изменений прироста, выделены даты с одинаковыми
положительными или отрицательными отклонениями на всех пробных площадях. За исследуемый период положительных аномалий оказалось 20, отрицательных - 25. После увеличения критерия жесткости отбора дат до >105 % и <93,7 % они составили две группы по 11 дат (табл. 4). Для них проведены выборки средних месячных значений факторов среды и выполнен подсчет среднего значения фактора за годы максимумов и минимумов. По нашему мнению, наиболее полное представление о значении факторов можно полу-
102
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2014
Дендро 2012: перспективы применения древесно-кольцевой информации для целей охраны, воспроизводства и рационального использования древесной растительности
Таблица 5 а
Средние месячные значения региональных факторов среды накануне аномально большого (max) и малого (min) прироста Average monthly values of the regional environmental factors on the eve of the anomalously
large (max) and small (min) growth
Месяцы I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Температуры воздуха (оС)
Max -8,5 -7,6 -3,3 2,7 9,2 13,8 16,3 14,7 9,6 4,1 -2 -6,7
Min -12,3 -8,8 -4,8 1,3 9,2 14 17,2 15,8 9,9 3,2 -2,1 -7
Осадки (мм)
Max 44,6 35,5 32 31,2 41,5 65,5 92,3 86 79,5 79,1 56,9 53,8
Min 33,1 34,1 25,6 38 51,1 76,4 63,1 71,8 70,3 78 55,3 44,5
Т а б л и ц а 5 б
Средние месячные значения глобальных факторов среды в годы аномально большого (max) и малого (min) прироста Average monthly values of global environmental factors during the anomalously large (max) and small (min) growth
Месяцы I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Температуры воздуха (оС)
Max -10,3 -10,1 -5,5 3,7 9 13,3 16,8 14,5 9,6 3,7 -2,5 -6,2
min -12,1 -11 -5,1 1,5 8,4 14,8 16,9 15 8,8 3,3 -2,9 -8,4
Осадки (мм)
Max 40,8 25,8 31 35,5 50,8 70,3 91,5 74,2 75,6 60,1 56,6 45,5
min 39,4 28,6 25,2 34,4 51 39,8 47,3 78,8 61,9 82,3 52,1 54,5
чить через их анализ за два года: накануне дат аномалий и в годы аномалий. Результаты средних значений выборок представлены в табл. 5 и 6. Факторы разделены на две группы: 1) региональные - температура, осадки. 2) глобальные - солнечная и геомагнитная активность, галактические космические лучи, циркуляция атмосферы по типизации Б.Л. Дзердзиевского [4].
Кроме того, был выполнен расчет отношений средних месячных значений факторов за каждый из 24-х месяцев. На наш взгляд, отношение факторов накануне и в годы больших приростов к данным в годы с малым может служить показателем их значимости в формировании аномального прироста. Результаты расчета отношений факторов среды в годы аномально больших приростов к данным в годы малых приведены на рис. 5-7.
Отношения факторов среды внеземного происхождения представлены на рис. 4. Амплитуда колебания у солнечной активности составляет 82 % (от 48 до130). Изменения геомагнитной активности - 64 % (от 86 до
150). Отношение галактических космических лучей наиболее стабильное и меняется в пределах 93-100 %. Анализ глобальных (космических) факторов показал, что накануне и в годы аномалий разница галактических космических лучей несущественна. Различия между отношениями солнечной активности и геомагнитной активности в год, предшествующий аномалии, незначительны, а в год аномального прироста существенны. Большие амплитуды отношений средних месячных значений в годы максимальных приростов к минимальным создают среду для благоприятного роста деревьев. Благоприятные условия для аномально больших приростов формируются при пониженных значениях солнечной активности и повышенных - геомагнитной активности.
Анализ изменений региональных факторов (рис. 5) дает возможность показать, что в годы, накануне и в годы аномалий температура воздуха изменяется от 70 % до 240 %. В год предшествующий аномалии наблюдается повышенное значение отношения температур в апреле, а осадков в июле, так же как и в год
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2014
103
Дендро 2012: перспективы применения древесно-кольцевой информации для целей охраны, воспроизводства и рационального использования древесной растительности
Таблица 6 а
Средние месячные значения глобальных факторов среды накануне аномально большого (max) и малого (min) прироста Average monthly values of global environmental factors on the eve of the anomalously large (max)
and small (min) growth
Месяцы I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Солнечная активность (W)
Max 118,2 109,2 114 109,8 107,6 110,2 101,2 113,9 100 93,1 90,3 87,4
min 92,9 89,3 92,5 84 96 99,4 103,8 103,3 106,6 101,7 98,2 102,2
Галактические космические лучи (ГэВ)
Max 8445 8440 8438 8415 8291 8316 8299 8329 8388 8447 8497 8521
min 8955 8986 8981 8926 8887 8811 8856 8686 8790 8835 8765 8799
Геомагнитная активность (аа)
Max 23,6 28 29,7 26,5 23,6 20,7 22,5 24,6 25,8 28,2 25,3 22,3
min 23,1 20,7 23 21 21,7 20,6 18,3 20,9 25,2 21,7 21,6 20,4
Меридиональная северная группа циркуляции (дни)
Max 18,9 14,4 18,4 16,6 19,4 13,6 13,4 14,7 16,9 18,2 16,7 19,4
min 16,8 18,5 17,5 18,3 15,6 11 9,3 11,8 13,9 16,2 18,4 17,9
Меридиональная южная группа циркуляции (дни)
Max 4 7,2 4,7 4,1 2,8 6,3 8,7 4,6 5,2 5,3 3,8 5
min 3,3 3,3 1,7 3,3 3,3 4,6 5,5 5,6 4,7 4 1,8 4,9
Зональная группа циркуляции (дни)
Max 0,9 0,4 2,2 1,6 3,1 2,1 2,9 3,1 3 1,6 3,7 2,2
min 1,8 0,4 2 1,4 1,8 6,2 5,2 5,3 1,7 3 4,1 1,5
Группа нарушения зональности (дни)
Max 7 5,3 5,6 7,8 5,4 8 5,9 8,3 4,6 5,9 5,6 4,1
min 8,1 6 8,9 6,7 9,4 8,2 10,3 8,2 8,7 7 5,5 6,3
Т а б л и ц а 6 б
Средние месячные значения глобальных факторов среды в годы аномально большого (max) и малого (min) прироста Average monthly values of global environmental factors during the anomalously large (max) and small (min) growth
Месяцы I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Солнечная активность (W)
Max 94,6 94,1 88,8 95,9 97,6 88,9 87,4 92,2 79,7 73,2 66,9 66,4
min 95,2 92,2 90,8 93,9 101,2 102,5 94,4 98,1 98,4 97,4 93,9 98,7
Галактические космические лучи (ГэВ)
Max 8725 8745 8713 8654 8600 8539 8586 8658 8713 8760 8779 8853
min 8923 8937 8918 8893 8838 8829 8838 8830 8884 8834 8800 8842
Геомагнитная активность (аа)
Max 20,3 23 26,2 29,5 23,2 25,7 25,1 27,9 30,9 32,2 29,2 23,4
min 19,5 26,5 27,4 24,9 21,5 21,4 21,9 18,7 21,9 22,7 20,3 19,5
Меридиональная северная группа циркуляции (дни)
Max 19,9 15,6 19,2 17,8 15,7 10 11 11,6 14,7 16,8 15,2 15,8
min 20,1 18 20 19 18,6 12,3 9 12 15,2 17 16,7 18,9
Меридиональная южная группа циркуляции (дни)
Max 2,6 6,3 4,3 4,7 5,8 9,4 8,7 9 6,1 5,1 3,3 6,1
min 4,7 3,9 3,9 2,9 1,3 6 4,8 5,3 6,2 3,6 2,2 4,4
Зональная группа циркуляции (дни)
Max 0,8 0,4 2,1 2,1 2,5 3,6 4,8 3,6 2,1 2,5 2,4 1,9
min 0,5 0,1 1 2 1,7 4,1 3 3,1 0,9 2,7 3 1,6
Группа нарушения зональности (дни)
Max 7,1 5,2 5,1 4,3 7 5,7 6,1 7,7 5,9 6,1 7,8 5,7
min 10,9 10,4 11,3 9 14,4 15,2 19,5 15,2 12,5 12,8 10,8 8,8
104
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2014
Дендро 2012: перспективы применения древесно-кольцевой информации для целей охраны, воспроизводства и рационального использования древесной растительности
К%
накануне месяцы в год аномалий
Рис. 4. Отношения внеземных факторов в годы максимального прироста к данным в годы минимального (аа - геомагнитная активность, W - солнечная активность, ГКЛ - галактические космические лучи)
Fig. 4. Relationship extraterrestrial factors in years of maximum growth data during the minimum (aa - geomagnetic activity, W - solar activity, galactic cosmic rays - galactic cosmic rays)
K% IV
накануне месяцы в год аномалий
Рис. 5. Отношение температуры (сплошная линия) и осадков (пунктирная) в годы максимального прироста к данным в годы и минимального
Fig. 5. The ratio of temperature (solid line) and precipitation (dashed) in the years of maximum growth data in the years and the minimum
аномальных приростов. Кривые отношений осадков и температур за каждый год идентичны друг другу. Из этого можно сделать вывод о меньшем влиянии региональных факторов на прирост ели и сосны.
Меридиональная южная группа элементарных циркуляционных механизмов
(ЭЦМ) имеет значительно большие амплитуды различий в годы противоположных аномалий прироста ели и изменяется от 50 % до 450 %, а меридиональная северная имеет колебания от 80 % до 140 % (рис. 6). За 24 месяца меридиональная северная циркуляция имеет стабильный ход, в то время как мери-
ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 5/2014
105
Дендро 2012: перспективы применения древесно-кольцевой информации для целей охраны, воспроизводства и рационального использования древесной растительности
К% V
накануне месяцы в год аномалий
Рис. 6. Отношение количества дней в годы больших приростов к данным в годы с малым группы ЭЦМ меридиональной северной (пунктирная) и группы ЭЦМ меридиональной южной (сплошная) циркуляции атмосферы
Fig. 6. The ratio of the number of days during a big boost to the data in the years with a small group of ECM northern meridional (dashed) and a group of ECM southern meridional (solid) atmospheric circulation
K% III
накануне месяцы в год аномалий
Рис. 7. Отношение количества дней с зональной циркуляцией атмосферы (сплошная.) и группы нарушения зональности (пунктирная)
Fig. 7. The ratio of the number of days from the zonal circulation of the atmosphere (the solid.) And a group of zoning violations (dotted)
диональная южная в годы аномалий преобладает, доходя до 450 %.
Зональная циркуляция имеет наибольший диапазон колебаний (от 30 % до 315 %), тогда как нарушение зональности таких выраженных колебаний не имеет и изменяется от 30 % до 115 % (рис. 7). В годы аномальных приростов зональная группа циркуляции значительнее, чем группа нарушения зональности, которая слабо проявляется в годы больших и малых приростов.
Проведенный анализ внеземных и гидрометеорологических факторов позволил определить: внеземные факторы имеют отношения: геомагнитная активность от 86 % до 150 %, солнечная активность от 48 % до 130 %, галактические космические лучи от 93 % до 100 %. Это дает основание заключить, что при высокой геомагнитной активности создаются благоприятные условия для роста ели, тогда как высокая солнечная активность и ГКЛ неблагоприятны для роста деревьев.
106
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2014
Дендро 2012: перспективы применения древесно-кольцевой информации для целей охраны, воспроизводства и рационального использования древесной растительности
Таблица 7
Отношение факторов среды в годы больших приростов деревьев к данным в годы с малым в годовом исчислении накануне и в годы аномалий, %
The ratio of environmental factors during the big tree growth data during the low annualized before and during the anomaly %
Время °С W / аа ГэВ Осадки
Накануне 119 108/117 95 109
в год аномалий 124 89/119 98 111
А 5 -19/ 2 3 2
Время меридиональная северная меридиональная южная зональная нарушение зональности
Накануне 108 134 78 79
в год аномалий 94 145 121 49
А -14 11 43 -30
Среди четырех групп атмосферной циркуляции в северном полушарии по типизации Б.Л. Дзердзеевского [4] наибольшими амплитудами различий отличается зональная группа ЭЦМ и меридиональная южная. Это дает основание говорить об их высокой значимости в формировании условий благоприятных и неблагоприятных для роста ели в районе исследований.
Доказательством целесообразности анализа факторов среды являются расчеты их отношений в годовом исчислении накануне и в годы аномалий, приведенные в табл. 7, из которой следует, что из 9 параметров факторов среды в годы аномалий в 6-ти их значения больше, чем накануне. Среди них особое место занимают зональная и меридиональная циркуляция атмосферы, имеющие превышение над их характеристиками накануне на 43 и 11 % соответственно. Становится очевидным наличие значительно больших различий факторов среды в отдельные месяцы при их внутригодовом распределении (табл. 5-6).
Различия между отношениями факторов накануне и в годы больших приростов к данным в годы с малым могут служить показателем их значимости в создании благоприятной или неблагоприятной среды для формирования аномального прироста деревьев.
Выполняемые исследования поддерживаются Советом по сохранению природного наследия нации в Совете Федерации,
Московским государственным университетом леса и Некоммерческим партнерством стратегический альянс «Здоровый лес».
благодарности
Благодарим председателя ВРО РГО,
k. г.н. Надежду Камельевну Максутову за организацию экспедиции, заведующего Вологодской региональной лабораторией Сев-НИИЛХ, д. с-х. н. Николая Андреевича Дружинина, сотрудников лаборатории, к. с-х. н. Владимира Сергеевича Вернодубенко, к. с-х. н. Александра Сергеевича Пестовского, за участие в совместных сборах и обработке полевого материала.
Библиографический список
l. Атлас Вологодской области/ под. ред. Скупиновой Е.А.. - СП-б.:ФГУП Аэрогеодезия. - Череповец: ООО Порт-Апрель. 2007. - С. 40.
2. Вернодубенко, В.С. Динамика хвойных древосто-ев на торфяных почвах европейского севера: дис. ... канд. с-х наук / В.С. Вернодубенко. - Архангельск, 2011.
3. Дендрохронологическая информация в системе контроля оборота древесины. - НПСА «Здоровый лес». - 2012.
4. Кононова, Н.К. Классификация циркуляционных механизмов северного полушария по типизации Б.Л. Дзердзеевского. - М., 2009. - 372 с.
5. Крылов, A.M. Возможности использования дендрохронологической информации при идентификации страт территорий лесозащитных районов / A.M. Крылов, Д.Е. Румянцев // Дендро 2012: Перспективы применения древесно-кольцевой информации для целей охраны, воспроизводства
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2014
107
Дендро 2012: перспективы применения древесно-кольцевой информации для целей охраны, воспроизводства и рационального использования древесной растительности
и рационального использования древесной растительности. 7-10 ноября 2012 г. Матер. Международной конференции. - М.: МГУЛ, 2013. -С. 39-41
6. Липаткин, В.А. Итоги и перспективы разработки технологии идентификации места происхождения древесины на основе дендрохронологической информации / В.А. Липаткин, СБ. Пальчиков, Д.Е. Румянцев, A.M. Крылов и др. // Дендро 2012: Перспективы применения древесно-кольцевой информации для целей охраны, воспроизводства и рационального использования древесной растительности. 7-10 ноября 2012 г. Матер. Международной конференции. - М.: МГУЛ, 2013. -С. 47-49
7. Липаткин, В.А. Влияние климатических факторов на прирост ели европейской в разных частях ареала / В.А. Липаткин, Д.Е. Румянцев // Дендрохронологическая информация в лесоводс-твенных исследованиях. - М.: МГУЛ. 2007. -С. 101-113.
8. Ловелиус, Н.В. Изменчивость прироста деревьев. Дендроиндикация природных процессов и антропогенных явлений / Н.В. Ловелиус. - Л.: Наука, 1979. - 231 с.
9. Ловелиус, Н.В. Дендроиндикация
[Dendroindication]. - СПб: ПАНИ, 2000. - 313 с. (на русском и английском языке).
10. Lovelius, N.V Dendroindication of Natural Processes. St. Petersburg: “World & Family-95”. 1977. 320 p.
11. Матвеев, С.М. Дендроиндикация динамики состояния сосновых насаждений Центральной лесостепи / С.М. Матвеев. - Воронеж: ВГУ 2003. - 269 с.
12. Методы исследования регистрирующих структур. Лабораторный практикум для студентов направления 020200 «Биология» Сибирский федеральный университет. - Красноярск. 2007. - С. 30
13. Методы дендрохронологии. Ч. I. Сбор и получение древесно-кольцевой информации : уч.-метод. пособие / С.Г. Шиятов, Е.А. Ваганов, А.В. Кирдя-нов и др. - Красноярск : КрасГУ, 2000. - 80 с.
14. Пальчиков, С.Б. Современное оборудование для дендрохронологических исследований / С.Б. Пальчиков, Румянцев Д.Е. // Вестник МГУЛ - Лесной вестник. - № 3 (72). - 2010. - С. 46-51.
15. Пальчиков, С.Б. Оценка возраста деревьев-памятников живой природы / С.Б. Пальчиков, И.А. Ге-раськин, Д.Е. Румянцев // Дендро 2012: Перспективы применения древесно-кольцевой информации для целей охраны, воспроизводства и рационального использования древесной растительности. 7-10 ноября 2012 г. Матер. Международной конференции - М.: МГУЛ, 2013.- С. 58-60.
16. Румянцев, Д.Е. История и методология лесоводс-твенной дендрохронологии / Д.Е. Румянцев. - М.: МГУЛ. - 2010. - 109 с.
17. Синькевич, С.М. Дендрохронология в судебной экспертизе ограничения и перспективы / С.М. Синькевич // Дендро 2012: перспективы применения древесно-кольцевой информации для целей охраны, воспроизводства и рационального использования древесной растительности. 7-10 ноября 2012 г. Матер. Международной конференции - М.: МГУЛ, 2013.- С. 70-72
18. Тишин, Д.В. Дендроэкология (методика древесно-кольцевого анализа) / Д.В. Тишин. - Казанский университет, 2011. - 33 с.
CREATION OF STANDARD SERIES OF ANNUAL RINGS GROWTH OF CONIFEROUS REES IN VOLOGDA REGION
Lovelius N.V., prof. Department. Physical Geography and Environmental Sciences, Russian State Pedagogical University. AI Herzen, Dr. biol. Sciences, PhD. geogr. Science; Lezhneva S.V., pg. Department. Physical Geography and Environmental Sciences, Russian State Pedagogical University. AI Herzen; Palchikov S.B., Assoc. Department. forest management and forest protection MGUL, PhD. agricultural Science; Cherakshev A.V., undergraduate Univ. Botany and Plant Physiology MGUL
Moscow State Forest University (MSFU), 1st Institutskaya st., 1, 141005, Mytischi, Moscow reg., Russia, Herzen State Pedagogical University of Russia, 6 Kazanskaya (Plekhanova) st. 191186, St. Petersburg Russia, Moscow State Forest University (MSFU), 1st
Institutskaya st., 1, 141005, Mytischi, Moscow reg., Russia
Many-sidedcoverageofissues in the forest ecosystems studycan be divided into a number of areas, such as methodological, forestry, dendroindicational, dendrochronological, illegal logging, archaeological, hydrometeorological, astrofisico. Over the last years works on a number of the above menitonedareas were intensified, among which database creation in accordance to trees annual rings from the forest areas for illegal logging detection occupies a specific place. One of such areas is Vologda region, where in August 2012 "Atleca- 2012"expedition was conducted. The research was conducted in the NorthWestern area of the region in remote forest called "Atleca". This place is also known as the Great Andomskywatershed divide - three streamsat a small distance from each other head here, the first of which belongs to the basin of the Atlantic ocean, the second to the Arctic ocean, and the third to the internal-drainage basin - Caspian sea. In the word "Atleca" their initial letters are encrypted (in the Russian language). The aim of "Atleca- 2012" expedition was taking cores of model trees of spruce and pine in order to determine the condition of the forest stands in this unique area. Illegal logging here poses a threat to rare and endangered objects offorest, boggy and aquatic habitats of Vologda region and the adjacent region of Karelia, Arkhangelsk region. The analysis of extraterrestrial and hydrometeorological factors helped to determine: extraterrestrial factors are rele-
108
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2014
Дендро 2012: перспективы применения древесно-кольцевой информации для целей охраны, воспроизводства и рационального использования древесной растительности
vant to: geomagnetic activity from 86% to 150%, solar activity from 48% to 130%, galactic cosmic rays from 93% to 100%.
This gives grounds to make a conclusion that high geomagnetic activity creates favorable conditions for the growth of spruce, while high solar activity and GCR are unfavorable for the growth of trees. Differences between factors relationship before and during the years of big growths to the data in years with low growth, can serve as an indicator of their importance in creating a favorable or unfavorable environment for the formation of abnormal growth of trees.
Key words: dendroindication, growthseries, annual growth, ель, сосна, datebase, forest ecosystems, illegal loggings
References
1. Atlas Vologodskoy oblasti, pod. red. Skupinovoy E.A. [Atlas of the Vologda region]. SP-b.:FGUP Aerogeodeziya, Cherepovec: OOO Port-Aprel’. 2007. 40 p.
2. Vernodubenko VS. Dinamika khvoynykh drevostoev na torfyanykh pochvakh evropeyskogo severa: dis. ... kand. s-kh nauk. Arkhangel ’sk [Dynamics of coniferous stands on peat soils of the European North. The dissertation of the candidate of agricultural Sciences. Arkhangelsk]. 2011.
3. Dendrokhronologicheskaya informatsiya v sisteme kontrolya oborota drevesiny. NPSA «Zdorovyy les» [Dendrochronological information control system in timber trade. NPSA «Healthy forest»] 2012.
4. Kononova N.K. Klassifikatsiya tsirkulyatsionnykh mekhanizmov severnogo polushariya po tipizatsii B.L. Dzerdzeevskogo [Classification of the circulation mechanisms of the Northern hemisphere by typing B. L. Dzerdzeevski]. Moscow, 2009. 372 p.
5. Krylov A.M., Rumjancev D.E. Vozmozhnosti ispol’zovaniya dendrokhronologicheskoy informatsii pri identifikatsii strat territoriy lesozashchitnykh rayonov [The possibility of using dendrochronological information in identifying strata areas of forest protection areas]. Dendro 2012: prospects of application of tree-ring information for the purposes of protection, reproduction and rational use of woody vegetation. 7-10 November 2012: materials of the International conference. Moscow, MSFU, 2013. pp. 39-41.
6. Lipatkin V.A., Pal’chikov SB., Rumjancev D.E., Krylov A.M., Zhavoronkov Ju.M. , Utkina E.S., Epishkov A.A., Dostavalov E.A., Cherakshev A.V., Vladimirova D.V. Itogi i perspektivy razrabotki tekhnologii identifikatsii mesta proiskhozhdeniya drevesiny na osnove dendrokhronologicheskoy informatsii [Results and prospects of development of technology of identification of the place of origin of wood based on tree-ring data]. Dendro 2012: prospects of application of tree-ring information for the purposes of protection, reproduction and rational use of woody vegetation. 7-10 November 2012: materials of the International conference. Moscow, MSFU, 2013. pp. 47-49
7. Lipatkin V.A., Rumyantsev D.E. Vliyanie klimaticheskikh faktorov na prirost eli evropeyskoy v raznykh chastyakh areala [The influence of climatic factors on the growth of Norway spruce in different parts of the area. Dendrochronological information of forestry research] Dendrokhronologicheskaya informatsiya v lesovodstvennykh issledovaniyakh. Moscow, MSFU, 2007. pp. 101-113.
8. Lovelius N.V Izmenchivost’ prirosta derev’ev. Dendroindikatsiya prirodnykh protsessov i antropogennykh yavleniy [The variability of growth of trees. Dendroidal natural processes and anthropogenic phenomena]. Leningrad, Nauka (Science), pp. 1979.-231.
9. Lovelius N.V. Dendroindikatsiya. Dendroindication. SPb: PANI. 2000, 313 p.
10. Lovelius N.V. Dendroindication of Natural Processes. St. Petersburg: “World & Family-95”. 1977. 320 p.
11. Matveev S.M. Dendroindikatsiya dinamiki sostoyaniya sosnovykh nasazhdeniy Tsentral’noy lesostepi [Dendroidal dynamics of the situation in pine plantations in the Central forest-steppe. Voronezh]. Voronezh, VGU. 2003. 269p.
12. Metody issledovaniya registriruyushchikh struktur. [Research methods of the registering bodies. Laboratory practical work for students of areas 020200 Biology of the Siberian Federal University]. Krasnoyarsk, 2007. 30 p.
13. Shiyatov S.G., Vaganov E.A., Kirdyanov A.V. i dr. Metody dendrokhronologii. Ch. I. Sbor i poluchenie drevesno-kol’tsevoy informatsii [Methods of dendrochronology. Part I. the Collection and receipt of tree-ring data: academic-method. manual]. Krasnoyarsk. KrasGU, 2000. 80 p.
14. Pal’chikov S.B., Rumyantsev D.E. Sovremennoe oborudovanie dlya dendrokhronologicheskikh issledovaniy [Modern equipment for tree-ring research]. Moscow state forest university bulletin - Lesnoy vestnik № 3 (72). Moscow, MSFU. 2010. pp. 46-51.
15. Pal’chikov S. B, Geras’kin I.A, Rumyantsev D.E. Otsenka vozrasta derev’ev-pamyatnikov zhivoy prirody [Assessment of the age of trees-monuments of nature. Dendro 2012: prospects of application of tree-ring information for the purposes of protection, reproduction and rational use of woody vegetation. 7-10 November 2012: materials of the International conference] Dendro 2012: Perspektivy primeneniya drevesno-kol’tsevoy informatsii dlya tseley okhrany, vosproizvodstva i ratsional’nogo ispol’zovaniya drevesnoy rastitel’nosti. 7-10 noyabrya 2012 g. Mater. mezhdunarodnoy konferentsii. Moscow, MSFU, 2013. pp. 58-60
16. Rumyantsev D.E. Istoriya i metodologiya lesovodstvennoy dendrokhronologii [History and methodology of forestry of dendrochronology]. Moscow, MSFU. 2010. 109 p.
17. Sin’kevich S.M. Dendrokhronologiya v sudebnoy ekspertize ogranicheniya i perspektivy [The dendrochronology forensics constraints and prospects. Dendro 2012: prospects of application of tree-ring information for the purposes of protection, reproduction and rational use of woody vegetation. 7-10 November 2012: materials of the International conference]. Dendro 2012: perspektivy primeneniya drevesno-kol’tsevoy informatsii dlya tseley okhrany, vosproizvodstva i ratsional’nogo ispol’zovaniya drevesnoy rastitel’nosti. 7-10 noyabrya 2012 g. Mater. Mezhdunarodnoy konferentsii. Moscow, MSFU, 2013. pp.70-72.
18. Tishin D. V Dendroekologiya (metodika drevesno-kol’cevogo analiza) [Dendroecology (methodology of tree-ring analysis)]. Kazanskiy universitet, 2011. 33 p.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2014
109
