Фенология древесно-кустарниковых видов в климатических трендах горной Карачаево-Черкесии

Контрастность фитофенологических явлений особенно выражена в горах, которым свойственна трехмерность территории и вертикальная зональность. Последняя, характеризуется изменением метеорологических показателей с поднятием вверх по склонам в сложной дифференциации рельефа. С увеличением абсолютной высоты снижается температура воздуха, повышается радиационный режим, увеличивается количество выпадающих осадков, изменяется местная циркуляция воздушных потоков [1]. В изменяющихся экологических условиях происходит адаптация растений не только в видовом разнообразии, но и в фенологическом развитии.

Целью наших фенологических исследований является маршрутные наблюдения за сроками сезонного развития наиболее распространенных видов древеснокустарниковой растительности в среднегорьях Карачаево-Черкессии и пространственно-временной анализ динамики фенологических фаз в условиях изменения климата и других физико-географических явлений. Работы проводились в следующих направлениях:

• -    изучались особенности фенологических явлений у древесно-кустарниковых

видов в зависимости от погодных условий и характера местопроизрастания;

• -    проводился сравнительный анализ сроков наступления и продолжительности фенофаз в пространственно-временном аспекте.

Маршрут фенологических наблюдений расположен на территории Тебердинского заповедника, вблизи метеостанции «Те-берда». На маршруте представлены большинство видов, из всего разнообразия древесно-кустарниковой растительности среднегорий Карачаево-Черкесии.

Протяженность феномаршрута 3 км в долине р. Теберда, абсолютная высота расположения метеостанции 1327 м над уровнем моря.

Методы фенологического мониторинга основаны на общепринятых принципах организации и проведения фенологических наблюдений [2, 3, 4 и др.]. Применены частные подходы для горных условий [5, 6]. В работе использованы многолетние ряды фенологических наблюдений на территории Тебердинского заповедника, с 1972 года. Автором непосредственно проводились фенологические наблюдения с 2020 года. Аналитическая часть работы проведена на основе личных наблюдений и привлечения имеющихся данных лите- ратурных источников и летописей природы Тебердинского заповедника [7].

В годичном цикле фенологии древеснокустарниковых растений определены фенологические фазы: зимнего покоя, весеннего сокодвижения, набухания вегетативных и генеративных почек, распускание почек, развертывание листьев, полное облиствение, летней вегетации, осеннего расцвечивания листьев, опадание листьев, бутонизация , цветение, созревание плодов, рассеивание плодов [7].

Наблюдения за сезонным развитием растительности крайне важно проводить одновременно с регистрацией погодноклиматических характеристик, определяющих сроки наступления фенофаз.

Изучение климата Карачаево-Черкесии было начато в конце IXX столетия. Сегодня накоплена достаточно обширная информация о климатических особенностях региона [8, 7 и др.].

Климатические характеристики фенологического маршрута за полувековой период приведены в таблице.

Таблица. Метеоусловия фенологического маршрута по средним многолетним (за 50

лет) данным гидрометеостанции «Теберда» (1327 м над уровнем моря)

Месяцы	Температура воздуха Т0С			5 ® О о 8 ч	6 С § « ° В ® И го о & д « и	g о ^ R о ° н В й g S о ч « й    m s    9 0й® и	§ д и
	й о и 5 й ч о я О й щ	Абсолютные
		5 S о св 5	5 S Я
I	-2,4	19,0	-25,6	48,1	9,5	65	2,0
II	-1,8	19,5	-24,3	38,2	8,4	64	3,1
III	1,5	21,5	-18,8	61,0	9,2	64	2,8
IV	6,9	28,5	-14,0	72,6	2,0	65	2,5
V	10,7	29,0	-5,3	76,7	1,0	68	2,3
VI	13,6	32,5	-1,3	79,9		73	2,3
VII	16,1	37,4	1,1	76,3		75	2,0
VIII	15,5	34,9	0,8	60,9		75	1,8
IX	11,8	34,0	-4,1	70,7		75	1,6
X	7,4	29,7	-13,2	75,3	2,5	71	2,1
XI	3,0	23,0	-19,0	77,0	7,2	67	2,2
XII	-1,0	21,6	-23,4	60,4	10,5	68	2,5
Среднее	6,8	37,4	-25,6	797,0	6,3	69	2,3

Средние показатели температуры воздуха метеостанции «Теберда» свидетельствуют о том, что в зоне фенологического маршрута не бывает холодной зимы и слишком жаркого лета. Крайние значения максимальных и минимальных температур наступают редко и удерживаются непродолжительное время. Увеличение средней температуры воздуха происходит до июля-августа, затем она снижается и отрицательных значений достигает в первых числах декабря.

Даже в зимние месяцы значения абсолютных максимумов не бывают отрицательными, что свидетельствует о сезонных оттепелях зимой [8]. В периоды оттепелей в декабре может происходить цветение у ольхи серой и лещины обыкновенной. На хорошо прогреваемых южных склонах в январе иногда зацветает шафран сетчатый. Массовое развитие этих фенофаз у растений не происходит, т.к. оттепели сменяются зимним состоянием погоды с отрицательными температурами. Зимнее пробуждение растений на короткие сроки, в продолжении сезонных ритмов, отражается на сезонной урожайности.

Вертикальные градиенты метеорологических показателей изменяются не только по экспозициям склонов, но и по сезонам года. По экспозициям склонов в рельефе, температура воздуха на каждые 100 м высоты, снижается на 0,62 ° - по южному, на 0,36 ° - по восточному и на 0,73 ° - по юговосточному [10].

Относительная влажность воздуха в течение года варьирует от 40% в январе до

70% в июле. Максимальные значения ее на восточном и южном склонах приходятся на лето.

Многолетние наблюдения за древеснокустарниковыми растениями на феномаршруте позволили установить определенные закономерности обуславливающие сроки наступления фенофазв сочетании с погодными условиями. Вертикальные градиенты метеоэлементов изменяют продолжительность вегетации растений на высотных уровнях (Онищенко, 2002). Период вегетации сокращается на 22% (50-60

дней) у верхней границы леса по сравнению с высотной отметкой феномаршрута (1330 м н у м.).

Неустойчивые погодные условия ранней весны - весьма характерное явление для среднегорий Карачаево-Черкесии в связи с чем, сроки наступления фенофаз и их продолжительность ежегодно варьируют. Особую чувствительность к колебаниям температуры и влажности воздуха в ранневесенний период проявляют волчье лыко, орех медвежий, жимолость вьющаяся, ольха серая [5, 10].

Рис. Фенологические спектры древесно-кустарниковых видов, в сочетании с температурой воздуха, влажностью и осадками за вегетацию

Фенологические спектры отдельных представителей дендрофлоры феномаршрута представлены на рисунке. Сезонное развитие вегетативных и генеративных ор- ганов у древесно-кустарниковых пород происходит индивидуально для каждого вида. На феноспектрах, у каждого вида изображено сезонное развитие вегетативных (верхняя полоса) и генеративных (нижняя полоса) органов. Представленное изображение периодизации сезонного развития наблюдаемых видов, сопряженное с метеорологическими элементами устанавливает последовательность наступления того или иного фенологического срока в зависимости от сочетания тепла и влаги. У верхней границы леса, сроки наступления вегетации в весенне-летний период задерживаются на 20-55 дней.

В среднегорьях КЧР первые признаки начала вегетации характеризуются зацветанием (пылением) ольхи серой, через 1-3 дня начинают цвести лещина и медвежий орех [10, 5]. Цветение лещины обыкновенной более устойчиво к погодным аномалиям и легко распознаваемо, поэтому наступление этой фазы целесообразно считать индикатором наступления вегетационного периода на маршруте.

Цветение растений – наиболее контрастная фенологическая фаза у растений. На феномаршруте, у большинства наблюдаемых видов, она наступает в мае. Цветение шиповника обыкновенного – одного из поздноцветущих видов, возвещает о наступлении летнего периода с типичными физико-географическими процессами и явлениями. В эти сроки целесообразно-осуществлять выгон домашнего скота на высокогорные пастбища. Позже всех, во второй половине июня зацветает липа, завершая фазу цветения у древесно- кустарниковых видов на маршруте фено логических наблюдений.

Летняя вегетация характеризуется в ос новном созреванием плодов (семян), кото рое наступает уже в первых числах июля. У таких видов как волчье лыко, береза повислая, черешня дикая, крыжовник, черемуха обыкновенная, фаза созревания не требует большого накопления тепла. Особенностью плодоношения у шиповника, барбариса, рябины, ясеня, ольхи серой и некоторых других пород, является задержка созревших плодов и семян остаются на ветвях растения - хозяина до глубокой зимы и даже до следующей вегетации.

Развитие осенних фенологических фаз (осеннее расцвечивание и листопад), в отличие от весенних, происходит быстрее при снижении температуры и ухудшении погодных условий. В горах, осенний фенологический период наступает раньше у верхнего предела распространения видов, чем у подножий склонов [10, 11].

Анализ многолетних данных метеорологических параметров и сроков наступления фенологических фаз у древеснокустарниковых видов, позволил устано- вить продолжительность периода вегетации, которая за полувековой период на феномаршруте увеличилась ориентировочно на одну декаду, что также может свидетельствовать о потеплении регионального климата.

Постоянные фенологические наблюдения за растительностью, являются опреде- ляющими в развитии теории адаптации растений к условиям гор, в установлении оптимальных сроков природопользования (животноводства, лесного хозяйства, рекреации и т.д.) и охраны окружающей природной среды.