Тип публикации: отчёт о НИР
Год издания: 2020
Ключевые слова: изменения климата, дендрохронология, засуха, моделирование, экология растений, рост деревьев, физиология деревьев, анатомия древесины, сокодвижение, дендрометры
Аннотация: В течение третьего года реализации проекта «Анатомическая и физиологическая реакция формирования ксилемы сосны (Pinus sylvestris) на изменения гидрологических условий произрастания» было выполнено большое количество задач. В результате были получены новые актуальные данные, расширяющие существующие знания о реакции Pinus sylvestrisПоказать полностьюна условия среды. Также были опубликованы или представлены к публикации несколько статей и глава книги.??Новый (северный) участок был включен в трансект для изучения перехода от лимитирования роста деревьев по температуре на севере к лимитированию по влажности – на юге. С этой целью на участке «ZOTTO» были собраны образцы сосен (доминирующих, угнетенных и молодых деревьев). Кроме того, на участках POG, STO, SHU были взяты небольшие керны (длиной 5 см) деревьев, образцы с которых уже ранее собирались, для актуализации существующих хронологий на 2020 год, когда наблюдалась волна аномальной жары. В общей сложности в анализ было включено около 200 кернов, для которых была проведена перекрестная датировка и измерения ширины годичных колец, ширины ранней и поздней древесины. Были подготовлены тонкие срезы 40 новых деревьев для анализа количественной анатомии древесины с целью изучения свойств трахеид и других параметров ксилемы (например, паренхимных лучей – ткани, играющей важную роль в радиальном транспорте). Успешно выполнены экстракция и определение содержания неструктурных углеводов (NSC) в стволах деревьев, установлена взаимосвязь с емкостью ксилемы. Продолжился мониторинг радиального роста стволов деревьев и сокодвижения in situ, была обновлена до 2020 года модель роста деревьев (VS-модель) (включая моделирование для нового участка отбора проб, ZOT).??Поскольку в прошлом году мы уделяли особое внимание доминирующим и угнетенным деревьям на всех участках (кроме STO), в течение третьего года реализации проекта мы сосредоточили внимание на различиях в климатическом отклике между старыми и молодыми деревьями. В целом, молодые деревья показали более высокую чувствительность к климату, и их отклик был более продолжительным по времени по сравнению со старыми деревьями на всех участках. Результаты показали изменение влияния температуры на рост деревьев от положительного в ZOT к отрицательному в SHU, тогда как влияние осадков было положительным на всех участках (хотя с небольшими различиями во времени отклика между участками). Если рассматривать 2020 год отдельно, то прирост сосны был выше в POG, STO и SHU (значительно выше, чем в среднем по STO), тогда как на участке ZOT наблюдался значительно более низкий прирост. Данные результаты подтверждают наши предыдущие наблюдения: несмотря на то, что летняя температура является основным фактором, влияющим на рост бореальных лесов, решающее значение для фенологических процессов и продуктивности деревьев на юге Сибири играет доступность почвенной влаги. Рост сосны определяется наличием влаги в почве в основном во время увеличения радиальных размеров ствола; самая сильная чувствительность к гидроклиматическим условиям установлена для SHU. Негативное влияние усилившейся летней засухи, вероятно, было скомпенсировано более ранним началом вегетационного периода, что подтверждается более широкими кольцами 2020 года на большинстве участков. Эти результаты также подтверждаются результатами моделирования роста деревьев (VS-модель), которые показали более ранние и более продолжительные вегетационные периоды в 2020 году, связанные с более теплой весной (из-за волны аномальной жары).??Количественный анализ анатомии древесины доминирующих деревьев выявил различия между участками. Большее количество трахеид и больший радиальный диаметр люмена за период 1960–2018 гг. наблюдался на участках POG и SHU. Линейные регрессии показали тесную взаимосвязь между шириной годичного кольца и общим количеством клеток в кольце на всех участках. Зависимости между размером клеток и шириной годичного кольца не выявлено. Что касается толщины клеточной стенки, то более тонкие стенки были обнаружены в SHU, что связано с более низкими значениями относительной анатомической плотности клеток. Таким образом, меньшая толщина клеточной стенки предполагает более низкую максимальную плотность древесины, что может быть связано с меньшей ассимиляцией углерода. Наши результаты показали более высокую теоретическую гидравлическую проводимость для POG и SHU, взаимосвязанную на всех участках с количеством клеток, тогда как ее зависимость от диаметра люмена клеток была значимой только для POG и SHU.??Мы также измерили параметры ксилемной паренхимы с помощью количественной анатомии древесины. В частности, мы сосредоточили внимание на двух параметрах: процент площади поверхности кольца, занятой паренхимными лучами (PERPAR), и общее количество паренхимных лучей на 1 мм ширины образца (TOTRAY) за период 1960–2018 гг. Параметры варьировали между участками: более высокий PERPAR наблюдался на участках POG и SHU, тогда как TOTRAY был выше для POG и ниже для SHU. Интересно, что для среднего значения PERPAR не было обнаружено четкого временного паттерна ни на одном участке, хотя POG и SHU показали синхронность временного тренда PERPAR. С другой стороны, у TOTRAY наблюдалась тенденция к снижению на всех участках. Оба параметра реагировали на климатические условия до и во время формирования паренхимных лучей. Однако TOTRAY показал более сильный климатический отклик, даже более выраженный, чем у ширины годичных колец. Эти результаты подчеркивают потенциал хронологии, основанной на измерениях паренхимных лучей, для изучения климата на юге Сибири. Что касается запасающей способности ксилемной паренхимы, мы не выявили четкой связи между PERPAR и концентрацией неструктурных углеводов, однако мы обнаружили более высокую концентрацию неструктурных углеводов в последних кольцах (ближайших к коре), что предполагает различную потребность в углеводах вдоль заболони.??Инструментальный мониторинг натурных данных предоставил новую важную и ценную информацию, связанную с изучением фенологических и физиологических реакций сосны на климатические аномалии. С точки зрения фенологии, волна аномальной жары 2020 г. привела к более раннему началу вегетационного периода (что подтверждает моделирование с помощью VS-модели) на участках POG и STO. На обоих участках активизация сокодвижения произошла примерно 12 апреля, тогда как транспирация деревьев на STO обычно начинается примерно на 2 недели позже по сравнению с POG.