Результаты первых дендрохронологических исследований на территории ГПЗ "Вишерский"

• 6, Вишерский заповедник.

Способность древесных растений являться естественными мониторами и банками хранения информации о состоянии внешней среды и динамике биогеоценотических процессов давно и широко используется исследователями для решения различных научных и прикладных задач.

В лесных исследованиях для изучения динамики роста отдельных деревьев или их совокупности широко применяется метод, основанный на измерении ширины годичных колец.

" Хотяновская Ю.В., 2016

Радиальный прирост стволовой древесины лесообразующих древесных растений - сложный интегральный показатель, в формировании которого участвуют генотип каждого конкретного растения и комплекс факторов внешней среды. При этом ни индивидуальные генетические особенности, ни отдельные экологические факторы, исключая катастрофические события, не определяют полностью реально наблюдаемую изменчивость радиального прироста. Флуктуация ширины годичных колец, доли ранней и поздней зон прироста, а вследствие этого и механических свойств древесины определяется множеством взаимосвязанных, а иногда и самостоятельно действующих внешних и внутренних факторов [4].

Хвойные виды наиболее пригодны для проведения дендрохронологического анализа, поскольку они наиболее долговечны, имеют хорошо различимые годичные кольца, а их прирост очень чувствителен к изменению внешних условий [4].

В июне 2014 г. сотрудники кафедры биогеоценологии и охраны природы ПГНИУ и государственного природного заповедника (ГПЗ) «Вишерский» организовали комплексную экспедицию, направленную на изучение природных особенностей заповедника.

Одной из ее задач стал отбор древесных кернов для определения возраста и закономерностей прироста Picea obovata, Abies sibirica на трех пробных площадках, характеристика которых приведена ниже (табл. 1).

Для каждой площадки производилось определение географических координат с помощью GPS-навигатора. Высота каждого дерева определялась при помощи оптического высотомера, измерялся диаметр ствола на уровне груди.

Отбор образцов древесины производился с помощью бурава Пресслера. Отбор велся на высоте 1,3 м по одному радиусу, преимущественно с северной стороны ствола. На каждой пробной площадке было выбрано 25 модельных деревьев. При их отборе предпочтение отдавалось наиболее старым, стволовой формы роста и прямостоящим [5]. Для каждого типа условий местообитания делалось обобщенное геоботаническое описание.

Целью данного исследования является получение уникальных данных о возрасте и особенностях радиального прироста ели и пихты под влиянием совокупности сопряженно действующих факторов в условиях Вишерского заповедника.

Таблица 1

Характеристика пробных площадей

Тип лесКпорода	Координаты	Высота над уровнем моря, м	Средний диаметр деревьев, см	Средняя высота деревьев, м	Напочвенный покров
ПП 1 (тайга, Лыпья)
Елово-пихтовый лес кислично-мелкопапоротник овый/ Ель сибирская	61°09'19"с.ш. 58°46'16" в.д.	284	22,3	19,0	Плевроциум Шребера, Гилокомиум блестящий.
ПП 2 (редколесье)
Березовопихтовое горное редколесье/ Пихта сибирская	61°07'99"с.ш. 58°52'36" в.д.	618	12,6	7,8	Плевроциум Шребера, куртины рода Кладониевых
ПП 3 (тайга, Хальсория)
Разреженный ельник кисличнопапоротниковый/ Ель сибирская	61°30'87"с.ш. 59°13'48" в.д.	412	32,0	18,8	Плевроциум Шребера, Кукушкин лен обыкновенный, куртины рода Кладониевых

Обработка и анализ собранных материалов выполнены в лаборатории экологии и охраны природы ПГНИУ.

Перед измерением все керны проходили предварительную подготовку. Каждый керн вставлялся в деревянный держатель, его поверхность зачищалась с помощью канцелярского ножа. Для увеличения контрастности между ранним и поздним приростом годичного кольца использовался порошок мела. Качество поверхности образца должно быть таким, чтобы под микроскопом при большом увеличении была чётко видна его структура. Качество зачистки гарантирует обнаружение самых узких колец. Зная точное календарное время взятия образца и формирования в нём подкорового кольца, обратным отсчётом определяются календарные даты образования всех колец измеряемого керна [2].

Измерения отобранных кернов проводились на установке LINTAB 6, которая представляет собой комплекс, предназначенный для измерения величин прироста годичных колец полуавтоматическим способом и её последующего статистического и графического анализа. Полуавтоматический комплекс состоит из бинокулярного микроскопа, двигающегося столика, обеспечивающего линейное перемещение образца с точностью 0,01 мм, приспособления, преобразующего электронный сигнал в цифровой, а также компьютера со специальным программным обеспечением [3].

К прибору прилагается компьютерная программа TSAP-Win, которая позволяет вводить данные измерений в компьютер, исправлять и анализировать полученные данные, представлять их в табличной и графической форме. Для контроля за правильностью выполненных измерений, серия измерений каждого керна перекрестно датировалась в программе TSAP-Win со средней групповой хронологией. В случае низкого уровня синхронности керн поступал на повторное измерение.

Приведенные ниже данные получены на основании измерений 7863 годичных колец, которые дали возможность определить межгодовую и многолетнюю изменчивость прироста деревьев в районе исследований.

По измерениям ШГК получено 50 индивидуальных серий приростов ели (25 - 1111 1, 25 - 1111 3) и 25 - пихты (1111 2). Длительность индивидуальных древесно-кольцевых хронологий (ДКХ) на 1111 1 варьирует от 72 до 100 лет при среднем значении 85 лет, на 11112 - от 78 до 135 лет при среднем значении 99 лет, на 1111 3 -от 84 до 274 лет при среднем значении 137 лет.

В связи с такими возрастными характеристиками репрезентативный период с выборкой от 6 кернов представлен с 1858 по 2014 гг. (ПП 3), с 1903 по 2014 гг. (ПП 2), с 1924 по 2014 гг. (ПП 3). Высокие межсериальные коэффициенты корреляции свидетельствуют о синхронности в рядах прироста у разных деревьев, что связано с их сходной реакцией на влияние внешних факторов. Это позволило усреднить все полученные серии ШГК и получить обобщенные древесно-кольцевые хронологии по измеренным значениям приростов для каждой пробной площадки (рис. 1).

Средняя ширина годичного кольца за весь период роста на 11111 изменяется от 0,6 до 2,5 мм, на ПП 2 - от 0,1 до 1,2 мм, на ПП 3 - от 0,6 до 1,5 мм.

Размеры годичного кольца отражают условия произрастания, чем более они благоприятны, тем в большей степени реализуется физиологический потенциал роста, и формируются максимальные размеры годичных колец [1].

----ПП 1

-----ПП2

---ПЛЗ

Рис. 1. Графики обобщенных ДКХ по абсолютным значениям прироста

Из графика хорошо видно, что на самой «высокой» площадке (1111 2), относящейся к редколесью, наблюдаются самые низкие значения прироста, что можно объяснить более суровыми условиями произрастания (сильные ветра, обильные снегопады, низкая температура и др.).

Также на пробных площадках единично были отобраны керны самых крупных кедров (Pinus sibirica), возраст которых по результатам измерения оказался внушительным, свыше 285 лет на 1111 2 и более 383 лет на 11113 (внутри деревья полые).

Стоит отметить, что старовозрастные насаждения естественного происхождения являются незаменимыми объектами для изучения, позволяющими наиболее полно оценить динамику прироста, степень воздействия климатических факторов и тем самым охарактеризовать современное состояние древостоев и фитоценоза в целом.

Созданием серий годичных колец ели и пихты положено начало формирования дендрохронологической базы данных Вишерского заповедника, которая может быть использована для определения влияния локальных, региональных и глобальных факторов среды, влияющих на межгодовую и внутривековую изменчивость роста деревьев.

Дальнейшим этапом данной работы станет индексация ширины годичных колец для каждой хронологии, что позволит в значительной степени исключить индивидуальные особенности радиального роста деревьев и сохранит общий для данной совокупности сигнал. А это, в свою очередь, даст возможность более точно выделить «след», оставленный каким-либо интересующим нас фактором.