Тип публикации: отчёт о НИР
Год издания: 2021
Ключевые слова: изменения климата, дендрохронология, засуха, моделирование, экология растений, рост деревьев, физиология деревьев, анатомия древесины, сокодвижение, дендрометры
Аннотация: За первый год продления проекта 18-74-10048 «Анатомическая и физиологическая реакция формирования ксилемы сосны (Pinus sylvestris) на изменение гидрологических условий произрастания» были выполнены поставленные задачи и получены новые результаты, касающиеся отклика Pinus sylvestris на условия окружающей среды с использованием многоПоказать полностьюпараметрического анализа, включая: 1) отклик отдельных деревьев на одинаковые климатические условия; 2) роль влияния экологических факторов на рост деревьев разных возрастных классов и на появление узких и широких годичных колец; 3) сравнение анатомических параметров ксилемы доминирующих и угнетенных деревьев; и 4) инструментальный мониторинг (сокодвижение и радиальный рост ствола) и периодический отбор древесных микрокернов для анализа сезонного роста деревьев. Помимо этого, в базу данных проекта были добавлены новые хронологии сосны. Также результаты были представлены в трех опубликованных рукописях и на двух международных научных конференциях.??Оценка климатического отклика отдельных деревьев на участке «Погорельский бор» (POG) определялась с помощью корреляции с плавающим окном с суточным разрешением между остаточными хронологиями ширины годичных колец, среднесуточной температурой и суммой дневных осадков и продемонстрировала более значимые различия между деревьями. Несмотря на то, что климатический отклик наблюдается в общем временном интервале (май-июнь) для всех деревьев, интенсивность максимального климатического сигнала каждого отдельного дерева достигается в разные дни. Тем не менее, некоторые деревья показали незначительный коэффициент корреляции с климатом. Различия в интенсивности и продолжительности климатического отклика позволяют предположить, что существует неоднородность чувствительности к климатическим факторам (или неоднородность климатических факторов, лимитирующих рост деревьев) среди деревьев одного древостоя: растущих в одних и тех же условиях окружающей среды. Эти результаты подчеркивают актуальность исследований, проведенных на уровне отдельных деревьев в сравнение с уровнем древостоя.??Помимо анализа на уровне отдельных деревьев, мы также обнаружили различия при группировке деревьев по возрастным классам. Климатический отклик деревьев разных возрастных классов, определяющийся с помощью корреляции остаточных хронологий ширины годичных колец и климатических данных, показал различия между откликами деревьев разных возрастов на участках «ZOTTO» (ZOT), POG и «Шушенский бор» (SHU). Наши результаты показали, что наиболее высокая климатическая чувствительность характерна для старых деревьев с более значимым и ранним откликом на осадки текущего и прошлого года. В то время, как наиболее молодые деревья демонстрируют едва значимую корреляцию в более позднее время вегетационного сезона. Однако, самые молодые возрастные классы деревьев оказались наиболее чувствительны к температуре. Появление широких и узких колец (pointer years - реперных лет) также зависело от экологических условий участка и возрастных классов деревьев. Тем не менее, большинство реперных лет на каждом участке было сформировано под влиянием нормальных климатических условий, склонных к увеличению числа узких колец в более засушливых условиях. С другой стороны, появление широких колец может быть связано с более высокими температурами несмотря на то, что температуры выше среднего наблюдаются только примерно в 50% лет с широкими кольцами.??При сравнении анатомических параметров ксилемы (среднее число клеток в годичном кольце, средний диаметр радиального люмена и средняя толщина стенок радиальных клеток) между доминирующими и угнетенными деревьями не было выявлено определенных закономерностей. На участке ZOT большее среднее число клеток в годовом кольце было обнаружено у угнетенных деревьев, нежели у доминирующих. В то время, как на участке POG наблюдалась противоположная картина, а в SHU различий между классами деревьев не наблюдалось. Средний диаметр клетки был выше у доминирующих деревьев, чем у угнетенных на участках ZOT и POG. При этом, никаких значимых различий между доминирующими и угнетенными деревьями в SHU не наблюдалось. Показатели средней толщины радиальных клеточных стенок продемонстрировали наиболее высокие значения у угнетенных деревьев на участках ZOT и POG, в свою очередь, на участке SHU картина была противоположной. Климатический отклик анатомических параметров ксилемы был также неоднородно среди классов деревьев и участков исследования. В целом, осадки и температура оказывали влияние на рассматриваемые анатомические параметры ксилемы на всех участках. Однако самые высокие значения коэффициентов корреляции были достигнуты на участке SHU, тогда как более низкий климатический отклик был обнаружен на участке ZOT. Средняя относительная анатомическая плотность клеток сильно различалась между участками, особенно для подавленных деревьев с неоднородным климатическим откликом на разных участках.??Инструментальный мониторинг предоставил новую значимую и ценную информацию, связанную с изучением фенологических и физиологических откликов деревьев сосны на климатические аномалии. В фенологическом плане аномально холодная весна 2021 г. обусловила гораздо более позднее начало вегетационного периода на двух участках (POG и STO), отсрочив начало роста деревьев примерно на две недели. Кроме того, с точки зрения физиологии, новые и ценные результаты исследований связанны с отмиранием сосны обыкновенной, которое периодически наблюдалось у отдельных деревьев на участке POG с 2017 г. Наши результаты показывают, что отмирание сосны было вызвано инвазией соснового жука-короеда (Tomicus minor H.) в симбиозе с офистомовыми грибами (Ophiostoma piceae). Сроки нарушения и прекращения сокодвижения совпадают с ранее описанными в литературе фенологическими фазами жизненного цикла жуков. Оба процесса обусловлены сезонными погодными условиями, особенно суммарной температурой воздуха.??Пробы химического состава древесины и стабильных изотопов находятся в процессе измерения и анализа. Эти наборы данных предоставят важную информацию о взаимоотношениях в системе биосфера-атмосфера за счет фиксации химических элементов на древесине (проанализированных с помощью Itrax Multiscanner) и взаимоотношениях воды и углерода, полученных из изотопного анализа углерода (13C/12C) и кислорода (18O/ 16О).??Совокупность множества данных позволила выявить влияние климата на рост Pinus sylvestris на разных уровнях (отдельных деревьев или древостое), социальных статусах дерева (доминирующем и угнетенном) и разных возрастных классах. Собранная информация будет полезна для понимания адаптации сосны к климатическим условиями и прогнозирования возможных будущих реакций на продолжающееся изменение климата в Центральной Сибири.