Древесно-кольцевая индикация гидролого-климатических условий в Западной Сибири

Агафонов, Леонид Иванович

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Древесно-кольцевая индикация гидролого-климатических условий в Западной Сибири
ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Древесно-кольцевая индикация гидролого-климатических условий в Западной Сибири"

На правах рукотц:и

Агафонов Леонид Иванович

ДРЕВЕСНО-КОЛЬЦЕВАЯ ИНДИКАЦИЯ ГИДРОЛОГО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ В ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

03.02.08 - экология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

-6 ОКТ 2011

Екатеринбург - 2011

4856741

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте экологии растений и животных Уральского отделения РАН

Научный консультант доктор биологических наук, профессор

Шиятов Степан Григорьевич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

старший научный сотрудник Арефьев Станислав Павлович

доктор биологических наук Семериков Владимир Леонидович

доктор биологических наук, старший научный сотрудник Черненькова Татьяна Владимировна

Ведущая организация Учреждение Российской академии наук

Институт леса им. В.Н. Сукачева Сибирского отделения РАН

Защита состоится 25 октября 2011 г. в 11:00 часов на заседании диссертационного совета Д 004.005.01 в Институте экологии растений и животных УрО РАН по адресу: 620144, г. Екатеринбург, ул. 8 Марта, 202. Факс: 8 (343) 260 82 56 E-mail: dissovet@ipae.uran.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института экологии растений и животных УрО РАН

Автореферат разослан "25" сентября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

V Н.В. Золотарева

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Природа всех абиотических и биотических процессов в экосистемах сложна и многогранна и их познание усложняется еще более по причине взаимодействия этих процессов друг с другом. В последние десятилетия актуальной стала проблема крупномасштабных изменений природной среды и климата на Земле (МГЭИК, 2007). Эти изменения имеют как естественную природу, так и антропогенную составляющую, поскольку деятельность человека за последние столетия приняла глобальный характер воздействия на природную среду (Вернадский, 1977; Тейяр де Шарден, 1987).

В связи с наблюдаемыми глобальными изменениями климата, в последнее время уделяется много внимания гидрологическому циклу (МГЭИК, 2007; Оценочный доклад ... , 2008; ACIA, 2005), поскольку он является важнейшим звеном климатической системы (Chahine, 1992; Pierrehumbert, 2002; Woo et al, 2007). Наиболее пристальное внимание уделяют стоку крупных рек северной Евразии, т.к. с территории РФ в Северный ледовитый океан ежегодно поступает 2172 км3 речной воды, при этом сток трех великих сибирских рек - Оби, Енисея и Лены составляет более 1500 км3 в год (Stein, 2000). Речной сток есть интегральный показатель климата (Воейков, 1948), но его изменения также связаны с регулирующим влиянием водохранилищ (Магрицкий, 2008; Adam et al., 2007), возможной деградацией многолетней мерзлоты (Smith et al., 2007; Walvoord, Strieg, 2007) и влиянием крупных лесных пожаров на величину речного стока (Conard, Ivanova, 1997; Chapín et al., 2000). Изменение гидрологического бюджета на водосборных бассейнах российских рек оказывает влияние на ледовитость арктических морей, транспорт распресненных вод в северную часть Атлантического океана и термохалинную циркуляцию атлантических океанических вод (Шикломанов, Шикломанов, 2003; Симонов, Христофоров, 2006; Aagaard et al., 1989; Peterson et al., 2002, 2006; Curry, Mauritzen, 2005; Hátún et al., 2005). В свою очередь названные процессы оказывают влияние на климат Северного полушария планеты (ACIA, 2005; МГЭИК, 2007).

историческом аспекте или сделать достоверные прогнозы развития природной среды и климатической системы, основываясь на коротких рядах инструментальных наблюдений, представляется проблематичным. В связи с этим, необходимость получения длительных высококачественных рядов информации о прошлых изменениях природной среды и составление детальной глобальной истории климата с максимально возможным разрешением в 1 год для последних 2000 лет является одной из приоритетных задач исследований в рамках Международной геосферно-биосферной программы (IGBP, 1996,2001).

Решить проблему данных о климате и природной среде прошлого позволяют источники косвенной информации. Один из таких источников -годичные кольца деревьев. Продолжительность жизни деревьев может достигать нескольких тысяч лет и в годичных кольцах деревьев содержится информация о климате, гидрологическом режиме и других изменениях природной среды (Шиятов, 1986; Ваганов и др., 1996; Fritts, 1976; Surface temperature ... , 2006; Dendroclimatology, 2011), при этом древесная растительность может быть надежным индикатором условий среды и природных процессов (Горчаковский, Шиятов, 1985; Schweingruber, 1996, 2007; Riparia, 2005). Наиболее полно индикаторные возможности деревьев используются в древесно-кольцевом анализе, который позволяет оценивать по величине радиального прироста деревьев изменения основных климатических переменных - температуры воздуха и осадков, а также гидрологические, геоморфологические, мерзлотные и сейсмические процессы (Шиятов, 1986; Ваганов, Шашкин, 2000; Fritts, 1976; Schweingruber, 1996; Tree Rings ... ,2010). Дендрохронология (получение и анализ древесно-кольцевых хронологий) является наиболее точным методом исследования, который позволяет восстановить погодичную последовательность изменений климата и экологической обстановки прошлых лет в пределах конкретной территории, крупного региона или даже в глобальном масштабе за несколько столетий и тысячелетий (Fritts, 1976).

Цель исследования. Цель работы состояла в выявлении индикационных возможностей древесно-кольцевых хронологий (ДКХ) хвойных и лиственных видов деревьев в различных природных условиях Западной Сибири, и использование ДКХ для реконструкции гидролого-климатических условий прошлого.

Основные задачи исследования. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Собрать материал и построить ДКХ для лесных экосистем различных природных зон и условий произрастания на территории Западной Сибири.

2. Исследовать возможности ДКХ для индикации и реконструкции водности р. Обь и гидролого-климатических условий в Западной Сибири.

3. Исследовать возможность использования ДКХ для индикации и реконструкции развития термокарста на севере Западной Сибири.

4. Исследовать индикационные возможности ДКХ в долготном градиенте температуры воздуха на севере бореальной зоны в Западной Сибири.

5. В условиях умеренно сухого климата на юго-западе Западной Сибири исследовать возможности ДКХ для индикации и реконструкции климата.

Защищаемые положения:

1). Водность р. Обь периода открытого русла является важным климатообразующим и экологическим фактором условий произрастания деревьев в прибрежной зоне шириной до 500 м ог русла реки. Выявлено охлаждающее влияние водности р. Обь в период открытого русла на радиальный прирост хвойных деревьев и выполнена 400-летняя реконструкция водности. Предложен новый подход для индикации высокой и низкой водности р. Оби за последние 400 лет.

2). В Западной Сибири водность крупных рек обуславливает гидрогенную динамику радиального прироста лиственных видов деревьев в пойменных условиях произрастания, а клеточная структура годичных колец этих видов может использоваться для индикации лет с высокими и продолжительными половодьями.

3). Водность нижнего течения р. Обь, формируя специфический температурный режим воздуха и почв прибрежной зоны в осенний период, оказывает влияние на радиальный прирост следующего года у основных видов лесообразователей - ели сибирской (Picea obovata Ledeb.) и кедра сибирского (Pinns sibirica Du Tour.). Значимые связи прироста ели и кедра с температурой воздуха октября предшествующего года позволяют выполнять реконструкцию температуры этого месяца.

4). Дендрохронологический подход в исследовании современного термокарста позволяет реконструировать его прошлые границы и определять скорость развития термокарста во времени и пространстве, выявлять возможные причины возникновения и движущие силы этого процесса.

5). На севере Западной Сибири ДКХ основных видов лесообразователей -ели сибирской и лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.) чувствительны к изменениям долготного градиента температуры воздуха. Чувствительность ели и лиственницы возрастает в направлении с запада на восток. Интенсивность и частота формирования светлых годичных колец у обоих видов не связана с долготным градиентом температур.

6). Сезонная оценка связей радиального прироста сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) с температурой воздуха и атмосферными осадками в условиях сухого климата на юго-западе Западной Сибири и в Зауралье позволяет выявить преимущественное влияние атмосферных осадков на радиальный прирост. Получена 350-лстняя реконструкция сумм сезонных осадков (апрель-июнь), достоверность которой подтверждается

историческими данными о колебаниях уровней воды в степных озерах на юге Западной Сибири и Казахстана от Урала до р. Обь.

Научная новизна и теоретическая значимость. Представленная диссертационная работа является обобщением результатов двадцатипятилетних дендрогидрологических, дендроклиматических и дендрокриологических исследований автора на значительной территории Западной Сибири практически во всех природных зонах. Предложены три авторских подхода использования ДКХ для изучения связей радиального прироста деревьев с климатом и водностью рек, а также для индикации мерзлотных процессов и гидролого-климатических условий в Западной Сибири. Впервые для условий российской Субарктики на основе охлаждающего влияния водности р. Обь на радиальный прирост хвойных деревьев из береговой зоны получена 400-летняя реконструкция водности периода открытого русла этой реки, а сопоставление реконструкции водности и температуры воздуха летних месяцев позволяет выявлять годы с высокой и низкой водностью.

Выявлено благоприятное влияние отепляющего эффекта водности р. Обь в осенний период на радиальный прирост хвойных деревьев береговой зоны в следующем году. Использование этого эффекта позволило впервые реконструировать температуру воздуха октября последних 250 лет по ДКХ кедра сибирского, ели сибирской и сосны обыкновенной.

Использование особенностей формирования креневой древесины в структуре годичных колец деревьев из зоны развития современного термокарста позволило впервые выполнить реконструкцию его границ во времени и пространстве и определить скорость распространения границ термокарстовой депрессии за последние 500 лет.

Дендроклиматические исследования в лесостепи и степной зоне на юго-западе Западной Сибири и в Зауралье позволили выполнить реконструкции сезонных (апрель-июнь) сумм осадков за последние 350 лет.

Представленные в диссертации исследования являются пионерными работами в области дендрогидрологии, дендроклиматологии и дендромерзлотоведения, расширяют возможности использования ДКХ в исследовании природных условий и процессов, и могут быть использованы в междисциплинарных исследованиях.

прикладных программ для построения и анализа древесно-кольцевых хронологий Dendrochronological Program Library (DPL), а также в программах DENDROCLIM2002 и Seascorr. Исследования по теме диссертации были поддержаны Российским Фондом Фундаментальных Исследований, проекты №№ 96-05-64520-а; 00-05-65041-а; 04-04-96120-р2004Урал_а; 05-04-48298-а; 08-04-01215-а, в которых автор был руководителем проектов. Также автор был соруководителем международных проектов, поддержанных Советом по исследованиям природной среды (The National Environment Research Council), Великобритания, проект № GR9 3538; Немецким исследовательским обществом (Deutscher Forschungs Gesellschaft), Федеративная Республика Германия, проект № STR 253/7-1; Немецкой службой академических обменов (Deutscher Akademischer Austauschdienst - DAAD), - 4 гранта для стажировок автора в университетах гг. Регенсбург и Гёттинген, Федеративная Республика Германия, в 1999,2002, 2005,2008 гг.

Практическая значимость. Создана сеть из 30 постоянных дендрохронологических тест-полигонов, позволяющая вести мониторинг гидролого-климатических условий в Западной Сибири и Зауралье. Результаты исследований используются автором при чтении специального курса "Лесоведение" для студентов 4-5 курсов биологического факультета Уральского федерального университета.

Личный вклад автора. На протяжении 25 лет автор проводил дендрогидрологические и дендроклиматические исследования в Западной Сибири на водосборном бассейне р. Обь от лесотундры до степной зоны. За это время сформировались взгляды и представления автора о взаимодействии факторов климата, гидрологических условий и окружающей среды, и их влиянии на радиальный прирост хвойных и лиственных деревьев. Автор самостоятельно выполнил определение целей и задач, выбор и обоснование методов исследований, а также сбор полевого материала. Измерения ширины годичных колец в первые годы сбора материала выполнены автором, в дальнейшем помощь в измерениях оказывали сотрудники лаборатории дендрохронологии ИЭРиЖ УрО РАН Е.С. Сидорова, Н.В. Ухабина, М.А. Гурская, В.В. Кукарских. Дальнейшая обработка, - перекрестная датировка, анализ и обобщение полученных данных, выполнены автором.

Апробация работы. Основные результаты и положения работы были представлены и обсуждались на 12 российских и 14 международных конференциях. Устные доклады представлены на 8 международных конференциях: The Second International Conference on Climate and Water. Espoo, Finland, August 17-20, 1998; PAGES meeting on High Latitude Paleoenvironments, Moscow, Russia, May 16-17, 2002; 6 International Conference on Dendrochronology, Quebec City, Canada, August 22-27, 2002; The ACIA International Scientific Symposium on Climate Change in the Arctic. Reykjavik, Iceland, November 9-12, 2004; Tree-rings in archaeology, climatology

and ecology, Freibourg, Switzerland, April 23-25, 2005; River Detour Management of Forested Water Retention Areas, Kehl, Germany, November 1719, 2005; Криогенные ресурсы полярных регионов. Салехард, Россия, 17-21 июня, 2007; International Precipitation Conference (IPC 10), Coimbra, Portugal, June 22-26,2010.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 28 работ, из них 11 в журналах из списка ВАК.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 231 страницах, состоит из введения, семи глав, выводов, списка литературы (указаны ссылки на 397 публикаций, из них 229 на английском языке) и приложения. Диссертационная работа иллюстрирована 97 рисунками и содержит 32 таблицы.

Глава 1. ДРЕВЕСНАЯ РАСТИТЕЛЬНОСТЬ КАК ИНДИКАТОР ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ

В главе приводится определение термина "фитоиндикация", "дендроиндикация" (Горчаковский, Шиятов, 1985) и основные положения об использовании древесно-кольцевых хронологий как наиболее точного метода исследований. Здесь же описан общий методологический подход, используемый в диссертационной работе. Приводится краткий обзор отечественных и зарубежных публикаций по использованию ДКХ для индикации и реконструкции гидрологических и климатических переменных.

Глава 2. ГИДРОЛОГО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ В

ПОЙМЕ Р. ОБЬ: ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ И СОБСТВЕННЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ

Река Обь является одной из крупнейших рек мира. Ее протяженность равна 3650 км, а водосборный бассейн занимает четвертое место в мире (2990 тыс. км2), что сопоставимо с территорией Западной Европы. Площадь крупнейшей в Северном полушарии поймы, только в пределах нижней Оби, занимает 21 тыс. км2 (Ландшафтно-гидрологические характеристики ... , 1989). Этот уникальный природный феномен возник благодаря геоморфологическим особенностям строения Западно-Сибирской равнины и гигантскому стоку р. Обь, многолетняя средняя величина которого в створе гидрологического поста (гп) Салехард варьирует от 394 км3 до 429 км3 в год (Мировой водный баланс ... , 1974; A reassessment..., 1996). Основной объем стока приходится на период открытого русла в мае-октябре, на который приходится 70% от годового стока Оби в обычные годы и до 90% в годы высокой водности (Государственный водный кадастр, 1984). Продолжительность затопления поймы может длиться до 130 дней, а

максимальный уровень половодья в различных пойменных районах достигает 7-12 м (1941, 1979 гг.) над уровнем летне-осенней межени (Петров, 1979; Ландшафтно-гидрологические характеристики ... , 1989; Природа поймы ... , 1992; Агафонов, 2010). Длительность периода открытого русла е среднем составляет 167 дней и может варьировать от 136 до 207 дней. Со стоком Оби осуществляется перенос огромного количества тепла с юга на север. Величина теплового стока зависит от объема водного стока р. Обь и в створе гп Салехард в среднем равна 3325 млрд. Мкал. в год (Одрова, 1980). Максимальное количество тепла переносится в многоводные годы - до 4675 млрд. Мкал (1947 г.), а минимальное - в годы низкой водности, - до 1778 млрд. Мкал (1967 г.).

дни с 1 мая по 31 октября

Рисунок 1 - Суточные гидрографы расхода воды (жирная линия) и суточных уровней воды (тонкая линия) в годы высокой, средней и низкой водности

В гидрологии для характеристики водности рек используют объем стока (м3/с). На протяжении 1000 км р. Обь объем стока вычисляется только на двух крайних точках - на гп Белогорье (1200 км от устья р. Обь) и гп Салехард (287 км от устья). Чтобы количественно представить водность Оби на участке между гп Белогорье и гп Салехард использовали данные инструментальных наблюдений за суточными уровнями воды на гп Октябрьское (расстояние от устья 907 км), гп Мужи (463 км от устья) и гп Салехард с момента их открытия в 1922 и 1933 гг. Суточные уровни воды суммировали для каждого года за весь период открытого русла от даты ледохода до даты ледостава, а также для каждого месяца с мая по октябрь, Полученные значения позволяют дать количественную оценку сезонной и многолетней динамики водности р. Обь. Поскольку связь между расходами и уровнями воды высокая для лет разной обеспеченности стока (г = 0.97-0.98, данные гп Салехард; рис. 1), сумму суточных уровней периода открытого

русла использовали для характеристики водности Оби на каждом из гидрологических постов.

Данные о суточных уровнях и расходах воды для всех гидрологических постов получены в Арктическом и Антарктическом научно-исследовательском институте (ААНИИ) Росгидромета РФ, г. Санкт-Петербург. Связи между температурой воздуха, воды и водностью Оби прослежены на трех пунктах, где есть метеостанции и гидрологические посты: Октябрьское, Мужи и Салехард. Данные табл. 1 позволяют сделать вывод, что Обь оказывает сильное влияние на температуру воздуха поймы. Влияние водности на температуру воздуха неоднозначно в течение периода открытого русла. Существует хорошо выраженный отепляющий и охлаждающий эффект стока р. Обь на температуру воздуха (Агафонов, Мазепа, 2001).

Таблица 1 - Коэффициенты корреляции (г) между температурой воздуха и

Месяц

V _| VI VII 1 VIII 1 IX X У-Х

Октябрьское (1922-1996 гг.)

0.34* 1 -0.18 -0.30* | 0.11 | 0.10 0.20 -0.47*

Мужи (1934-1996 гг.)

0.61* 1 -0.33* -0.12 -0.21 Т 0.02 0.35* -0.46*

Салехард (1934-1996 гг.)

0.45* -0.28* -0.25* | -0.16 | 0.07 0.34* -0.44*

Примечание — *Различия статистически достоверны при р<0.05

1950

1960 1970

годы

1990

2000

Рисунок 2 - Многолетняя динамика водности р. Обь (1) и средней температуры воздуха июня-июля (2) по данным гп и мс Салехард

Сравнение графиков средней температуры летних месяцев и водности р. Оби показывает, что сериям лет с высокой водностью соответствуют серии лет с пониженными температурами воздуха, что свидетельствует об охлаждающем влиянии водности р. Обь на атмосферный воздух (рис. 2). Следовательно, водность р. Обь является важным фактором формирования местного климата и оказывает влияние на экосистемы береговой зоны.

В 2004-2010 гг. в долине р. Обь в 80 км к югу от гп Салехард, в зоне многолетней мерзлоты вели наблюдения за температурой воздуха и почвы на профиле с лесной растительностью, перпендикулярном главному руслу реки от уреза воды и на 500 м вглубь от берега (рис. 3). В зависимости от геоморфологических и геоботанических особенностей на профиле установлены почвенные (глубина установки 15 см) и воздушные (высота установки 1.8 м) регистраторы температуры иТЬ-1 (ОЕОТЕБТ, Швейцария).

1.-500

...................... ♦

1-350 У

......................1 -200 ♦ /

ьзз 1-66 ♦

♦------- ^-----

ыз 1.-200

♦ Ь27 Ь39 1.-53

гг*" 1.-20

О 8 13 16 20 27 39 47 53 68 103 123 153 173 203 233 253 303 353 403 453 503

расстояние от уреза воды, м

Рисунок 3 - Расположение на профиле температурных регистраторов по мере удаления от уреза воды. Ь-0 ... Ь-500 - регистраторы температуры (черные-почвенные, красные - воздушные) с указанием удаления от уреза воды

450

400

Р 350

^ 300

а 250

£ гоо £

Р 150

| 100 >■ 50

1 1_ 1

ШЛЛ^Л

расстояние от уреза воды, I

□ май В июнь О июль Павг Шсеит йокт

расстояние от уреза воды, г

□ май Шюэнь Риюль аавг Исект Покт

А Б

Рисунок 4 - Усредненные за 7 лет суммы средних месячных температур почвы (А) и воздуха (Б) вдоль экологического профиля

Целью наблюдений было выявление особенностей формирования гидролого-климатических режимов в прибрежной зоне при различных температурных и гидрологических условиях. Наблюдения показали различия в суммах почвенных температур вдоль профиля (рис. 4А). Наиболее благоприятный температурный режим почв выявлен в полосе до 20 м от максимального уреза воды. В 8 м от уреза воды начинается снижение сумм июньских температур более чем в 2 раза, а июльские и августовские температуры снижаются на треть, снижение сентябрьских и октябрьских температур менее выражено. С удалением от уреза воды вклад сентябрьских и октябрьских температур в общую сумму температур возрастает на интервале расстояний до 20 м, а вклад сентябрьских температур достаточно велик на всех последующих пикетах.

Наблюдения за температурой воздуха показывают, что температурное поле вдоль экологического профиля достаточно однородно (рис. 4 Б), но существует тенденция увеличения температур по мере удаления от уреза воды. Наибольший вклад в сезонную сумму температур вносит июль. На треть меньше от суммы температуры июля составляет сумма температур июня и августа, причем сумма августовских температур немного выше суммы июньских температур. Сумма температур мая имеет положительный знак, а сумма температур октября - отрицательный.

I водность 1° сентябрь+октябрь

Рисунок 5 - Водность Оби и сумма суточных температур почвы сентября-октября в 13 м от максимального уровня подъема воды за 2004-2009 гг.

Водность р. Обь в 2007 г. была в 2 раза выше, чем в предыдущие и последующие годы (рис. 5). Средний высотный уровень поймы был затоплен 125 дней (в другие годы не более 70 дней). Температурный режим воздуха в 2007 г. отличался от других лет отрицательной суммой температур мая и наиболее высокими суммами температур июля. Для 2007 г. характерны высокие температуры почвы сентября и октября, превышающие таковые

температуры в 2004, 2005 и 2006 гг. в 1.5-2 раза (рис. 5). Увеличение температур почвы в 2007 г. в береговой зоне мы связываем с повышенной инфильтрацией тепла из воды в почву, и как результат отепляющего влияния высокой водности Оби на атмосферный воздух осенью.

Таким образом, можно констатировать, что водность р. Обь оказывает в береговой зоне отепляющее влияние на термический режим почв и охлаждающее влияние на температуру воздуха (кроме осеннего периода). Разница средних суточных температур воздуха между прибрежной зоной и в 500 м от берега достигает 2,5°С. Зона прямого влияния эмиссии тепла из речного стока на термический режим почв возможна до 30-40 м от уреза максимального уровня воды. Разница суточных температур почвы в зоне влияния водности р. Обь и за ее пределами достигает 15°С.

Глава 3. ДРЕВЕСНО-КОЛЬЦЕВАЯ ИНДИКАЦИЯ ГИДРОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА РЕК В ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Нижнее течение р Обь. Влияние водности р. Обь на радиальный прирост хвойных видов деревьев - кедра и лиственницы исследовали в Мужинском пойменном районе (Петров, 1979) Ямало-Ненецкого автономного округа. Здесь пойма Оби имеет ширину до 60 км, площадь зеркала воды при полном затоплении поймы занимает 4800 км2, и в ней может аккумулироваться до 18.3 км3 воды (Ландшафтно-гидрологические... , 1989). В главе 2 показано, что в пойме р. Обь хорошо выражен охлаждающий эффект водности на температуру воздуха. Установлено, что на радиальный прирост деревьев береговой зоны оказывает влияние водность текущего и предшествующего года (Агафонов, 1999, Агафонов, Мазепа, 2001; А§айэпоу, 1998). Связь прироста с водностью отрицательная (г= -0.32 —0.40), что обусловлено охлаждающим влиянием водности на атмосферный воздух.

Таблица 2 - Характеристика стандартных древесно-кольцевых хронологий

Вид Длительность хронологии Гф Ms Отношение сигнал/шум АС1 РС1, %

К 1572-1988 0.44 0.24 13.3 0.72 47.7

К 1556-1986 0.45 0.26 13.8 0.69 47.9

Л 1554-1996 0.53 0.27 11.4 0.52 57.1

Примечание - К - кедр сибирский, Л - лиственница сибирская; гср - коэффициент корреляции между индексированными индивидуальными ДКХ; Ms - коэффициент чувствительности; АС1 - коэффициент автокорреляции 1-го порядка; РС1 - изменчивость 1-й принципиальной компоненты

При реконструкции водности р. Оби периода открытого русла использовали данные гп Мужи (1934-1996 гг.) и две стандартные (Cook, Holms, 1997) ДКХ по кедру сибирскому и одну по лиственнице сибирской

(табл. 2) из прибрежной зоны останцов надпойменных террас Мужинского пойменного района. Водность открытого русла представлена суммой суточных уровней от ледохода до ледостава. Поскольку в хронологиях сильно выражено влияние условий предшествующего года на величину прироста в текущем году (табл. 2), то в реконструкции каждая хронология использовалась дважды, второй раз со сдвигом на 1 год назад.

годы

Рисунок 6 - Фактические значения водности р. Обь за период открытого русла (1) и их реконструкция по древесно-кольцевым хронологиям (2)

Реконструкция водности Оби периода открытого русла выполнена методом множественной линейной регрессии, имеет коэффициент корреляции с фактическими значениями 0.57 и удовлетворительно воспроизводит погодичную динамику водности р. Обь (рис. 6).

Реконструкция водности сравнивалась с реконструкциями температуры воздуха для севера Западной Сибири (Магера, 1995) и южной части полуострова Ямал (НаЩепигоу, БЫуак^, 2002), которые между собой имеют высокую корреляцию (г = 0.70) с 1600 по 1990 гг., 0.84 - для XVII столетия, 0.71 - для XVIII столетия, 0.81 - для XIX столетия, 0.85 - для XX столетия. Сопоставление реконструкции водности Оби с реконструкцией температуры воздуха на севере Западной Сибири (рис. 7 Б) показало значимую отрицательную связь между ними (г = -0.46) на всем 400-летнем реконструируемом периоде. Коэффициенты корреляции между водностью и температурой воздуха в XVII, XVIII, XIX и XX столетиях: -0.26, -0.48, -0.48 и -0.65 соответственно.

Сопоставление реконструкции водности Оби с реконструкцией температуры воздуха на южном Ямале с 1600 по 1990 гг. также дает значимую отрицательную связь между ними (г = -0.42). При этом коэффициенты корреляции между водностью и температурой воздуха в XVII, XVIII, XIX и XX столетиях оказались более высокими (-0.38, -0.25, -0.53 и -

0.69 соответственно), чем для реконструкции по северу Западной Сибири. В многолетней динамике реконструкций водности и температуры воздуха на протяжении всего анализируемого периода времени наблюдаются серии лет с постепенным снижением и увеличением водности, а изменения водности и температуры идут в противофазе (рис. 7). Сериям лет с высокой водностью соответствуют годы со снижением температуры и наоборот, что соответствует условиям в пойме р. Оби, которые охарактеризованы данными инструментальных наблюдений. Важная роль в изменчивости водности принадлежит климатическим элементам - атмосферным осадкам и испарению на водосборном бассейне, динамика которых обусловлена атмосферными циркуляциями (Кононова, 2009).

1600 1640 1680 1720 1760 1800 1840 1880 1920 1960 2000

годы

Рисунок 7 - Реконструкция водности р. Обь периода открытого русла (1) и средней температуры воздуха июня-июля (2), сглаженные 11-летней скользящей средней. А - сравнение с реконструкцией по южному Ямалу, Б -сравнение с реконструкцией по северу Западной Сибири

Асинхронность между водностью и температурой воздуха использовали для определения в прошлом лет с высокой водностью. Годы с

максимальными различиями между водностью Оби и температурой воздуха июня-июля можно с большой достоверностью интерпретировать как мало-или многоводные. Такой подход позволяет выделить многоводные и маловодные годы в XVII - XX столетиях.

В работах Т.Н. Жилиной (2009) и B.C. Мыглан (2010) из исторических источников упоминаются наводнения 1613, 1630, 1636, 1653, 1667, 1669 1732, 1761, 1767, 1784, 1794, 1804, 1810-1811, 1814, 1820, 1824-1825, 1835, 1847, 1856, 1859, 1889-1892 гг. Сведения о высокой водности Оби в 1862, 1882, 1891 гг. имеются в работе A.A. Дунина-Горкавича (1995). Из этих лет в реконструкции воспроизведены годы с высокой водностью (1732, 1820, 1825, 1862, 1882 и 1891 гг.). Следует отметить, что в источниках использованных Т.Н. Жилиной и B.C. Мыгланом информация о гидрологических явлениях имеет описательный, а не оценочный характер, поэтому сведения о половодьях далеко не всегда отражают водность р. Оби в период открытого русла. Сведения A.A. Дунина-Горкавича о гидрологических явлениях представлены как оценочные данные и заслуживают доверия.

Древесно-колъиевые хронологии ивняков нижней Оби. Анализировали ДКХ ивы белой (Salix alba L.) из поймы вблизи гп Октябрьское (62°27' с.ш., 66°03' в.д.) и ивы шерстистопобеговой (S. dasyclados Wimm.) из поймы вблизи гп Салехард (66°31' с.ш., 66°36' в.д.). Расстояние между тест-полигонами (ТП) 620 км по реке и 447 км по меридиану. Несмотря на удаленность ТП друг от друга, хронологии (рис. 8) имеют высокую корреляцию (г=0.54) и синхронность (s=79%).

1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000

годы

Рисунок 8 - Обобщенные хронологии индексов прироста ивы белой из Октябрьской поймы (1) и ивы шерстистопобеговой из Салехардской поймы (2). Кружками показаны годы с очень узкими годичными кольцами.

250

200

Коэффициенты чувствительности для обоих рядов 0.43 и 0.32, что свидетельствует о высокой чувствительности радиального прироста ивняков к погодичным изменениям природной среды. Анализ связей радиального прироста хронологий с температурой воздуха и атмосферными осадками показал, что эти факторы в условиях поймы не являются лимитирующими, а величина радиального прироста ивняков зависит от водности текущего и предшествующего года (Агафонов, 1995, 1998, 1999), коэффициент автокорреляции для деревьев из Октябрьской поймы 0.52, для деревьев из Салехардской поймы 0.50.

При перекрестной датировке ДКХ была отмечена встречаемость очень узких годичных колец в одни и те же годы. Аномалии клеточной структуры в годичных кольцах ивы белой, ивы шерстистопобеговой, осины (Populus trémula L.) характерны для 1914, 1941 и 1979 гг. Нарушения анатомического строения клеток годичных колец вызваны длительным и высоким затоплением деревьев. Изменения клеточной структуры имеют различный характер. На рис. 9 А показана последовательность годичных колец у ивы белой, среди которых имеется очень узкое кольцо, сформировавшееся в 1979 г. В этот год зафиксирован самый высокий уровень подъема воды и длительность половодья 130 дней.

А Б

Рисунок 9 - А - очень узкое годичное кольцо 1979 г. у ивы белой из Октябрьской поймы; Б - годичное кольцо осины 1979 г. из Салехардской поймы с аномалией клеточной структуры во 2-й половине сезонного роста

годичного кольца

На рис. 9 Б показано годичное кольцо осины 1979 г. с аномалией клеточной структуры. Дерево росло в верхнем ярусе поймы и подверглось затоплению во второй половине сезона роста годичного слоя уже после начала формирования годичного кольца. Высокое и длительное половодье зафиксировано наблюдениями также в 1941 г. В 1914 г. инструментальные наблюдения за уровнями воды на нижней Оби еще не проводились, но ДКХ из обоих районов свидетельствуют (рис. 8), что в этом году высота и продолжительность половодья также были экстремально высокими. Таким

образом, ДКХ лиственных деревьев из пойменных мест произрастания являются надежными индикаторами экстремальных половодий на р. Обь.

Бассейн р. Тура. Река Тура приток третьего порядка р. Обь. Она имеет протяженность около 1000 км и площадь водосборного бассейна более 80 тыс. км2. Ширина поймы достигает 10 км, половодье длится до 1.5 месяцев. Амплитуда колебаний уровня воды в период открытого русла до 8 м.

Для исследования выбран речной меандр (58° 291 с.ш., 62°34' в.д.) со старыми деревьями ивы белой и тополя черного (Populus nigra L.) в возрасте более 130 лет. Древостой в период половодья подвергаются затоплению на высоту до 3 м, о чем свидетельствуют следы отложения наилков на стволах деревьев. Связи радиального прироста ивы белой и тополя черного с температурой воздуха и атмосферными осадками не выявлены. Выявлена значимая корреляция прироста тополя черного (г=0.35) и ивы белой (г=0.38) с расходом воды в мае на гп Туринск (87 км от ТП) за 1936-1998 гг. (рис. 10) и

годы

Рисунок 10 - Многолетняя динамика расходов воды р. Туры в мае (1) и индексы радиального прироста тополя черного (2) и ивы белой (3)

Связь прироста ивы белой и тополя черного с расходами воды обусловлена экологическими особенностями этих видов. Из всех видов деревьев, произрастающих в поймах рек на территории Западной Сибири, ивы и тополь способны произрастать в условиях широкого диапазона режима поемности и выдерживать длительное и высокое затопление (Бяллович,

1957). Полученные результаты показывают, что в динамике радиального прироста ивы белой и тополя черного присутствует хорошо выраженная гидрогенная компонента, объясняющая многолетнюю динамику прироста у этих видов деревьев.

Влияние площади водосборного бассейна. Сравнивали динамику радиального прироста пойменных ивняков в зависимости от площади водосборного бассейна. Использовали хронологии из поймы р. Обь (62°27' с.ш., 66°03' в.д., площадь бассейна 2,2 млн. км2) и р. Тура (58°29' с.ш., 62°34' в.д., 27 тыс. км2). Полученные хронологии отражают изменчивость прироста разной частоты (рис. 11).

40 ------------------------------г----------,-----------------------

1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000

год ы

Рисунок 11 - Индексы прироста ширины годичных колец ивы белой из поймы нижнего течения р. Обь (1) и поймы р. Тура (2) и эти же хронологии, сглаженные 5-летней скользящей средней (1а и 2а соответственно).

200

160

Для прироста ивы в пойме Оби характерны низкочастотные циклы длительностью 25-30 лет (рис. 11, ряды 1 и 1а). В изменчивости прироста ивняков поймы р. Тура выражены 15-летние циклы (рис. 11, ряды 2 и 2а). Начало и окончание сдвоенных 15-летних циклов радиального прироста в ивняках поймы р. Тура совпадают с началом и окончанием 25-30-летних циклов прироста в ивняках поймы нижней Оби. Поскольку речной сток является интегральным показателем режима увлажненности водосборного бассейна (Воейков, 1948) и определяет погодичную и многолетнюю динамику радиального прироста ивняков, можно полагать, что цикличность радиального прироста отражает изменения увлажненности на водосборном бассейне и водности рек. Чем больше площадь водосборного бассейна, тем отчетливее выражены в радиальном приросте деревьев низкочастотные составляющие изменений климата, определяющие величину речного стока.

Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод, что гидрологический режим крупных рек является фактором, определяющим многолетнюю динамику радиального прироста деревьев, произрастающих в пойме. В этом случае можно говорить о гидрогенной природе изменений радиального прироста деревьев.

Глава 4. ИНДИКАЦИЯ ГИДРОЛОГО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

ОСЕНИ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО ГОДА ПО РАДИАЛЬНОМУ ПРИРОСТУ ДЕРЕВЬЕВ

Влияние температуры воздуха на радиальный прирост деревьев хорошо изучено (Шиятов, 1986; Ваганов, Шашкин, 2000; Fritts, 1976; Schweingruber, 1996). В Субарктике тесные связи прироста с температурой воздуха летних месяцев текущего года выявлены для деревьев рода Larix, что позволило выполнить древесно-кольцевые реконструкции температуры (Ваганов и др., 1996; Хантемиров, 2000; Шиятов и др., 2002; Наурзбаев и др., 2003; Сидорова и др., 2005; Hantemirov, Shiyatov, 2002; Naurzbaev et al., 2002; Briffa et al., 2004, 2008). Однако y деревьев с многолетней хвоей значимые связи радиального прироста с температурой воздуха текущего года зачастую не выражены, но выявлены связи с условиями предшествующего года (Ваганов, Качаев, 1992, Ваганов и др., 1996; Скомаркова и др., 2009; Агафонов, Гурская, 2010; Tardif et al., 1993; Sawa et al., 2006). Исследования выполнялись преимущественно на водоразделах, однако в Западной Сибири, в пойме, водность Оби оказывает отепляющее влияние на температурный режим воздуха и почв в осенний период. В связи с этим была поставлена задача изучить влияние условий осени на радиальный прирост ели сибирской, кедра сибирского и лиственницы сибирской из прибрежной зоны и на удалении от неё. Работу проводили на 5 тест-полигонах из прибрежной зоны (ТП 1, 3,4, 5, 6), а ТП 2 и 7 удаленны от берега на 3 и 80 км (рис. 12).

месяцы

Рисунок 13 - Коэффициенты корреляции прироста с температурой воздуха на удаленных от берега тест-полигонах (ТП) 2 и 7 для ели (а), кедра (б) и лиственницы (в). Значимые коэффициенты корреляции показаны столбиком.

Рисунок 12 - Тест-полигоны (ТП) района исследования: 1 - ТП 1; 2 - ТП 2 (3 км от берега); 3 - ТП 3 (берег); 4 - ТП 4; 5 - ТП 5; 6 - ТП 6; 7 - ТП 7

ТП 2 (а)

ТП 7 (а)

ТП 7 (б)

Рисунок 14 - Коэффициенты корреляции прироста с температурой воздуха на прибрежных тест-полигонах (ТП) 1, 3, 4, 5 и 6 для ели (а), кедра (б) и лиственницы (в). Значимые коэффициенты показаны столбиками.

Анализ связи радиального прироста деревьев с температурой воздуха с сентября предшествующего по август текущего года выполнен в программе DENDROCLIM2002 (Biondi, Waikul, 2004). Использовали средние месячные температуры воздуха мс Салехард (1883-1999 гг.). Удаленность станции от тест-полигонов 75-185 км. На ТП 2 и 7 выявлено значимое влияние на прирост всех видов преимущественно температуры июня текущего года (рис. 13), а на ТП 1, 3, 4, 5, 6 - температуры июня и июля (рис. 14). Выявились явные различия связей прироста ДКХ из прибрежных и удаленных от берега ТП с температурой воздуха. Различия проявляются в связи прироста с температурой октября предшествующего года. Хронологии ели, кедра и лиственницы с ТП 2 и ТП 7 не имеют отклика прироста на температуру октября предшествующего года (рис. 13), тогда как хронологии с прибрежных ТП 1, 3, 4, 5 и 6 показали значимую связь прироста с

температурой октября предшествующего года (рис. 14).

0,6 0.6

ТП 3 (а) ТП 4 (а)

ТП S (6)

ТП 6 (б)

Исключение составляет хронология по лиственнице с удаленного от основного русла Оби на 4 км ТП 5. Таким образом, можно утверждать, что отепляющее влияние водности р. Обь в конце сезона вегетации сказывается на величине радиального прироста в следующем году у ели, кедра и лиственницы, растущих в прибрежной зоны.

Отепляющее влияние можно связать с двумя физиологическими процессами. Во-первых, в сентябре - октябре физиологические процессы у деревьев направлены на подготовку к зимнему периоду покоя. Чем благоприятнее условия среды в это время, тем лучше дерево подготовится к зиме. Известно, что изменения ультраструктуры клеток мезофилла хвои, которые содержат наибольшее количество пластид, начинаются в августе, а в полной мере проявляются в сентябре - октябре (Физиология сосны ..., 1990). Во-вторых, фотосинтез у хвойных деревьев (сосны, ели, лиственницы) осенью может быть достаточно активным и зависит от температуры воздуха и почвы, доступной почвенной влаги (Щербатюк и др., 1999; Суворова и др., 2003; Суворова, 2009). Фотосинтетическая продуктивность с 1 сентября до конца октября - первой декады ноября может достигать у сосны 14% от сезонной продуктивности, у ели - 20%, у лиственницы - 14% (Суворова и др., 2002), а фотосинтез может происходить при температуре воздуха до -7°С (Ког1о\узк1, Ра11агс1у, 1997), но при этом отсутствует транспорт ассимилятов и они депонируются в хвое или побегах (Физиология сосны ..., 1990). Помимо хвои значительное количество пигментов содержится в коре молодых побегов, стволе, древесине, почках, в которых также происходит фотосинтез. Известно, что концентрация хлорофилла в коре побегов возрастает к концу сезона вегетации (Харук, 1982). Возможно, это объясняет специфическую реакцию радиального прироста текущего года у лиственницы из прибрежной зоны на температуру воздуха октября предшествующего года, поскольку на севере в средине сентября хвоя лиственницы желтеет и осыпается. Вероятно, интенсивность осеннего фотосинтеза способствует накоплению ассимилятов, которые используются для радиального прироста древесины в следующем году. В октябре на ТП в прибрежной зоне температурный режим воздуха и почв более благоприятен для фотосинтетической активности деревьев, чем на удаленных ТП, где отепляющий эффект стока Оби не выражен.

На ТП 2 и 3 исследовали частоту формирования морозобойных колец. Для этого все буровые образцы древесины были просмотрены с целью выявления морозобойных повреждений годичных колец. Морозобойные повреждения были найдены у кедра и ели на обоих ТП. У кедра было выявлено больше повреждений, чем у ели. В древесине лиственницы такие повреждения не выявлены. На удаленном от берега ТП 2 выявлено 8 лет, когда формировались морозобойные кольца у ели и 17 лет - у кедра. На береговом ТП 3 это соотношение составило 2 и 7 лет соответственно. Вблизи реки заморозки менее часты и не так сильны, по сравнению с ТП 2, т.к. река

уменьшает суточную амплитуду температуры воздуха. Понижение температуры до значений вызывающих морозобойные повреждения клеточной структуры случаются здесь значительно реже. Возрастание частоты морозобойных повреждений по мере удаления от берега связано с увеличением суточной амплитуды температуры воздуха.

Отепляющее влияние водности на радиальный прирост деревьев использовали для реконструкции температуры октября предшествующего года. Реконструкции выполнены методом множественной линейной регрессии с использованием хронологий кедра с ТП 3, ТП 5, ТП 6, и ели с ТП 4 и ТП 6, а также хронологии сосны обыкновенной из Березовского района (200 км южнее основного района исследования). Эта хронология была получена в 1997 г. и использовалась для исследования связи прироста с гидролого-климатическими переменными (Агафонов, 2008; \Vaterhouse й а!., 2000). В реконструкциях все ДКХ сдвигались на 1 год назад. Реконструкция температуры октября представлены на рис. 15, 16, 17. Коэффициенты множественной линейной регрессии в реконструкции по кедру и ели в обоих случаях равны 0.58, Я2 = 0.34. В реконструкции по сосне эти коэффициенты 0.60 и 0.36 соответственно.

Рисунок 15 - Реконструкция температуры октября в Мужинском пойменном районе по ДКХ кедра сибирского: А - реконструированная температура, Б -фрагмент реконструкции (1) и инструментальные данные мс Салехард (2)

Рисунок 16 - Реконструкция температуры октября в Мужинском пойменном районе по ДКХ ели сибирской: 1 - реконструированная температура, 2 -инструментальные данные мс Салехард

1830 1850 1870 1890 1910 1930 1950 1970 1990

годы

Рисунок 17 - Реконструкция температуры октября в Березовском пойменном районе по ДКХ сосны обыкновенной: 1 - реконструированная температура, 2 - инструментальные данные мс Березово

I По результатам исследования можно констатировать, что в пойме

нижнего течения р. Обь условия осени предшествующего года влияют на радиальный прирост ели, кедра и лиственницы в следующем году. Выявленные связи радиального прироста кедра, ели и сосны с температурой октября предыдущего года позволили реконструировать температуру воздуха этого месяца. Полученные реконструкции хорошо отражают многолетнюю ' динамику температуры воздуха октября, что расширяет возможности использования древесно-кольцевых хронологий.

I I

Глава 5. ДЕНДРОХРОНОЛОГИЧЕСКАЯ ИНДИКАЦИЯ РАЗВИТИЯ ТЕРМОКАРСТА НА СЕВЕРЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Криогенные процессы в зоне многолетней мерзлоты вызывают развитие специфических форм рельефа, таких как термокарст, который распространен на площади 0.7 млн. км2 и формирует ландшафт Западной Сибири (Качурин, 1961). Образование и развитие термокарста обусловлено процессом протаивания - замерзания сезонно-талого слоя многолетней мерзлоты. Инструментальные наблюдения за мерзлотными процессами дают представления о современном состоянии многолетней мерзлоты, но не всегда отвечают на вопросы о ее прошлом. Использование живых деревьев и погребенных остатков древесины из зоны термокарста и применение метода древесно-кольцевого анализа позволяет воссоздать историю образования и развития термокарста (Агафонов и др., 2002; Payette, Delwaide, 2000; Agafonov et al., 2004; Payette et al., 2004; Camill, 2005).

Материал для дендрохронологического анализа собран на северо-западе Западной Сибири (65°03' с.ш., 64°42' в.д.). Выбранный элемент ландшафта - термокарстовая депрессия диаметром 80 м, со склонами крутизной 5°-20° (рис. 18). Древостой одновозрастный из кедра сибирского, состав древостоя 10К, средняя высота древостоя 10 м. Ложе термокарста на 1.5-2 м ниже окружающей поверхности, заросло мхами рода Sphagnum.

Рисунок 18 - Термокарстовая депрессия

Условия роста деревьев представлены 3-я типами: 1 - ровная поверхность за пределами термокарста, 2 - склон термокарста, 3 - термокарстовая депрессия. Сбор кернов и спилов древесины проводили в 3-х типах условий роста деревьев. Деревья с 1 типа условий приняты за контроль. Деревья со 2 и 3 типов условий роста использовали для индикации процесса развития термокарста. Для деревьев со склона термокарста и из депрессии измеряли расстояние от дерева до современной границы термокарстовой депрессии. На

участке склона с мерзлотой взято 13 спилов деревьев. Все деревья наклонены в сторону термокарста по причине склоновой солифлюкции и под действием силы гравитации. В депрессии в полосе 6 м взяты спилы с 15 деревьев, погруженных комлями стволов на глубину до 0.5 м в водонасыщенный сфагновый слой (рис. 18). На контрольном участке взяты керны с 10 живых деревьев без наклона ствола. Ширина годичных колец измерялась по двум радиусам. Наибольший радиус (Ю) у спилов со склона ориентирован по наклону дерева в сторону депрессии. Второй радиус выбирали под углом к первому. У кернов и спилов отмечали годы формирования креневой древесины. Под кренью понимают изменение строения клеток годичного кольца древесины хвойных пород в зоне сжатия ствола при наклоне, что вызывает утолщение клеточных стенок и их лигнификацию (Боровиков, 1989). В зоне мерзлоты одной из причин крени может быть процесс склоновой солифлюкции. Периоды образования крени у деревьев на склоне показаны на рис. 19. Очевидна активизация образования крени на этом участке с 1950-1960-х годов до настоящего времени у всех деревьев.

п I

■ ■

I I

■ ■I

■ ■

I ■

■ I

II II ■ ■

■

I I

26-1*2 22-1*2 21 -Н2 20-В2 18-1*2 14-1*2 13-Я2

12-И2

3-р*2 а-(?2 7-Р2 : 6-(*2 5-1*1

4-1*1

■ I ■ ■ ■

1830 1850 1870 1890 1910 1930 1950 1970 1990

Рисунок 19 - Годы формирования креневой древесины (черные прямоугольники) у деревьев на склоне (1) и из термокарстовой депрессии (2). По оси ординат указаны номера деревьев и радиусов.

Изменения климата могут быть причиной развития термокарста. Чтобы найти климатическую переменную, ответственную за развитие термокарста, выполнили анализ аномальных явлений в динамике температуры воздуха и атмосферных осадков. В табл. 3 представлены положительные аномалии летних, зимних и годовых сумм осадков, максимальной высоты снежного покрова и температуры воздуха (мс Мужи, 30 км от объекта). Наибольшее число аномалий приходится на осадки и высоту снежного покрова, причем повторяемость аномалий возросла с конца 1950-х годов. Аномальными были: 1956-1958 гг. для большинства метеорологических элементов; 1971 г. по всем видам осадков и высоте снежного покрова; 1973 г. по зимним осадкам и высоте снежного покрова (сезон 1972-1973 гг.); 1978 г. по зимним и годовым осадкам и высоте снежного покрова, а также 1982-1983 гг. по осадкам и высоте снежного покрова.

Таблица 3 - Годы с аномалиями метеорологических элементов более одного стандартного отклонения (в) по данным мс Мужи (осадки 1932-1988 гг.,

высота снега 1932-1985 гг., температура воздуха 1932-1990 гг.)

Годы Летние осадки (8 =62.94) Зимние осадки (5 =34.29) Годовые осадки (8=106.8) Высота снега (8=17.7) Летняя температура (8=1.25) Зимняя температура (5=1.73) Годовая температура =1.35)

1934 +0.6

1939 +5.9

1941 +1.2

1943 +0.14 + 1.3

1944 +0.8

1945 +37.8

1950 + 1.44

1951 + 10.4 +27.8

1953 +1.24

1956 +52.4 +48.8

1957 +46.4 +7.9 +55.8 +0.64

1958 +12.9 +29.7* +1.8*

1961 +0.1

1962 + 16.9 +1.0

1964 +10.9 + 1.4

1965 + 14.4

1966 +3.9 +36.8 +1.2

1967 +1.6*

1969

1971 +55.4 +4.9 +101.0 +2.7

1973 +24.9 +29.7*

1975 +21.4

1976 +0.24

1977 +0.34

1978 +11.9 +71.8 +11.7

1979 +0.4

1981 +0.9 +0.94 +1.0

1982 +31.4 +116.0*

1983 +46.4 +35.9* +25.8 +41.7**

1985 +0.8

1986 +10.9 +9.8

1989 _ _ +1.44*

1990 _ - +0.84

Примечание: * >2в, ** >3з, - нет данных. Жирным шрифтом и заливкой показаны годы с наибольшим числом климатических аномалий

Совпадение периодов интенсивного образования креневой древесины с 1960-х гг. и лет с аномалиями количества осадков позволяет полагать, что причиной образования крени у деревьев на склоне с многолетней мерзлотой (рис. 19 (1)) явились солифлюкционные процессы в почве, вызванные увеличением атмосферных осадков.

Годы формирования креневой древесины использовали для реконструкции прошлых границ термокарста. При сравнении ДКХ по двум радиусам было замечено, что в годы, когда граница термокарстовой депрессии достигала комлевой части дерева, ствол терял постоянную ориентацию наклона в сторону депрессии и формировалась креневая древесина по другим радиусам. Это происходило по причине того, что корневая система дерева сползала в термокарст, теряла твердую опору, и дерево могло заваливаться под действием ветра в разные стороны. Корневая система оказывалась в условиях избыточного обводнения, что вело к резкому снижению величины радиального прироста и служило индикатором для определения года, когда дерево оказалось на границе термокарста. Используя такой подход, оказалось возможным определять положение границ термокарста во времени. На рис. 20 показаны позиции деревьев, а также год, когда дерево оказалось на границе термокарста, и по ним выполнена реконструкция границ термокарста в 1930 и 1958 гг.

Используя этот подход, выполнена пространственно-временная реконструкция границ всей термокарстовой депрессии. Для этого провели полное картирование всех деревьев и взяты керны древесины со всех живых деревьев на склоне термокарста и спилы со всех отмерших деревьев из термокарстовой депрессии.

4 / I

Термокарстовая депрессия

' ^ 52(1928) < А 2Щ'ЛН)

^ 9(1902)

^ 6(1922)

^ 4О(1958) Д 18(1959)

А»

Склон с многолетней мерзлотой

Рисунок 20 - Реконструкция границ термокарста (пунктирная линия) в 1930 и 1958 гг. В скобках - год, когда дерево оказывалось на границе термокарста.

При зондировании центральной части термокарстовой депрессии на " дне был обнаружен ствол дерева и поднят на поверхность. Из комлевой части ствола взят спил и перекрестно сдатирован. Всего взяты образцы с 235 деревьев: керны со 104 живых деревьев на склоне, спилы со 131 дерева из термокарста, которые погибли на корню в разные годы. У всех деревьев из 1 депрессии определили среднее время начала образования креневой древесины и дату отмирания в зависимости от их расстояния до границы термокарстовой депрессии. Среднее время начала образования креневой ! древесины не связано с расстоянием от места их произрастания до современной границы термокарста, как можно было бы предположить. [ Напротив, выявлена концентрация случаев формирования креневой древесины около 1850 года независимо от расстояния (рис. 21). Это свидетельствует, что дестабилизация вертикального положения стволов -деревьев и формирование креневой древесины началось в одно время на всей _ площади. Среднее время отмирания деревьев показывает ожидаемую зависимость расстояния до современной границы термокарста, - чем дальше отстоит дерево от границы термокарста, тем раньше по времени наступило его отмирание. Следует отметить, что после 1900-х и 1950-х гг. угол наклона кривой отмирания увеличился, что указывает на возрастание скорости отмирания деревьев в результате развития термокарста.

По положению отмерших деревьев в термокарстовой депрессии и времени их отмирания, были реконструированы прошлые границы термокарста (рис. 22). В зависимости от возраста деревьев, их удаления от современной границы, восстановлены вероятные границы и скорость расширения границ. Средняя скорость расширения границы термокарстовой депрессии в период между 1500 (год смерти самого старого дерева в центральной части термокарста) и 1650 гг. составила 3 см/год; в 1650-1750 гг. - 5 см/год; в 1750-1900 гг. - 10 см/год. I

■ 2000

■ 1950

■ 1900

■ 1850

■ 1800

■ 1750 • 1700

■ 1650

16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2

Расстояние от границы термокарста, м

- Среднее время начала наклона

- средняя дата гибели

Рисунок 21 - Среднее время начала наклона стволов деревьев и их отмирания в зависимости от удаленности от границы термокарстовой депрессии

Деревья

у живые

* мертвые

Границы а годы

о» 1500 г

О о* 1650 г

Оок 1750 г

Оок 1ЭООг

Оок 1920 г

Оок 1940 г

о« 1960 г

Оок 1980 г

О " '002 г

Горизонтали

Г\1 1 м

гО 2 М

Рисунок 22 - Реконструкция границ термокарста в 1500-2002 гг.

В 1900-1920 гг. -21 см/год; в 1920-1940 гг. - 17 см/год; в 1940-1960 гг. - 11 см/год; в 1960-1980 гг. - 13 см/год; с 1980 по 2002 гг. скорость продвижения границы была 19 см/год. Наиболее высокая скорость продвижения границы термокарста была в XX столетии, когда скорость распространения достигала 21 см/год в 1900-1920 гг. Граница распространения термокарста между 15001900 гг. основана на небольшом количестве образцов стоящих деревьев и может быть уточнена по поднятым со дна термокарста деревьям.

Нельзя определенно утверждать, вызвано ли возникновение термокарста изменением климата в прошлом или другими причинами. Однако находки в верхних горизонтах почвы многочисленных углей, возраст которых датируется 1822-1832 годами (радиоуглеродная датировка выполнена в университете г. Регенсбург, Германия), указывают, что в эти годы на участке произошел пожар. Вероятно, пожар стал причиной гибели древостоя и изменения термического режима верхнего горизонта мерзлоты на участке вокруг термокарста. Справедливость высказанного предположения подтверждается одновозрастной структурой современного кедрового древостоя. Возможно, что прошедший пожар стал фактором ускорения продвижения границы термокарста и способствовал развитию солифлюкционных процессов на многолетнемерзлых почвах вокруг термокарста. Современные изменения климата могут способствовать увеличению скорости смещения внешних границ термокарстовой депрессии.

Глава 6. ИНДИКАЦИЯ ВЛИЯНИЯ ДОЛГОТНОГО ГРАДИЕНТА ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА НА РАДИАЛЬНЫЙ ПРИРОСТ И ФОРМИРОВАНИЕ СВЕТЛЫХ КОЛЕЦ У ОСНОВНЫХ ВИДОВ-ЛЕСООБРАЗОВАТЕЛЕЙ НА СЕВЕРЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

В Субарктике температура воздуха является главным фактором, лимитирующим радиальный прирост деревьев (Шиятов, 1986; Ваганов и др., 1996; Briffa, 2000; Vaganov et al., 2000; Körner, Paulsenet al., 2004; Schmitt et al., 2004; Rossi et al., 2007,2008;). Однако температурный режим неоднороден и меняется при продвижении вглубь континента. Изменение амплитуды колебаний температуры воздуха зависит от географического положения и абсолютной высоты места (Driscoll, Fong, 1992), т.е. долготный градиент температур обусловлен изменением континентальное™ климата.

Влияние континентальное™ климата на радиальный прирост деревьев исследовали на долготной трансекте в подзоне северной тайги вблизи Северного полярного круга на широте с. Мужи, г. Надым, пос. Тарко-Сале на трех дендрохронологических ТП вблизи одноименных мс. Все ТП находятся на одной широте и в сходных геоморфологических условиях. Расстояние между ТП1 и ТП2 составляет 250 км, а между ТП1 и ТПЗ - 625 км. Климат района резко континентальный и становится более суровым при движении вдоль трансекты в направлении с запада на восток. Индекс континентальное™ изменяется от 38.2°С (для ТП1, мс Мужи) до 39.6°С (для ТП2, мс Надым) и до 41.4°С (ТПЗ, мс Тарко-Сале). Годовая сумма осадков на трансекте остается постоянной для всех ТП: 488, 489 и 480 мм соответственно, т.е. на трансекте выражен температурный градиент на фоне однородности в атмосферных осадках.

Устранение сигналов неклиматического характера и вычисление индексов прироста ДКХ выполнено в программе ARSTAN (Cook, Holmes, 1997). В работе использовали остаточные хронологии, в которых устранено влияние условий предшествующего года. Характеристика хронологий дана в табл. 4. При построении хронологий по светлым кольцам (CK) использовали их процентное представительство из каждой индивидуальной ДКХ на ТП. Частоту образования CK оценивали на общем для всех ДКХ интервале с 1797 по 1992 гг. Различия температурных условий в годы формирования CK исследовали на интервале метеонаблюдений 1955-1990 гг. Температурные отклонения в годы формирования CK оценивали помесячно с апреля по сентябрь текущего года как разницу между t6CK-tCK, где Um - средняя месячная температура воздуха за годы без формирования CK, a tcK - средняя месячная температура воздуха за годы, в которые формировались CK.

Все хронологии по ели и лиственнице показали синхронную динамику изменений радиального прироста независимо от положения на трансекте, коэффициенты корреляции между хронологиями приведены в табл. 5.

Таблица 4 - Характеристики ДКХ по ели (Е) и лиственницы (Л)

ТП Вид дерева Число деревьев Общий интервал АС1 Rb» Ms с Отношение сигнал/шум РС1 %

ТП1 Е 18 1797-1996 -0.07 0.33 0.28 0.23 7.9 56

ТП2 Е 42 1650-1992 -0.004 0.40 0.20 0.18 10.8 47

ТПЗ Е 32 1735-1994 -0.01 0.41 0.20 0.17 9.5 42

ТП1 Л 38 1748-1999 0.01 0.40 0.17 0.16 19.9 50

ТП2 Л 38 1660-1992 -0.04 0.52 0.30 0.25 20.6 53

ТПЗ Л 24 1640-1994 -0.04 0.59 0.32 0.26 21.3 60

Примечание - АС1 - коэффициент автокорреляции 1-го порядка; Rt,,r - коэффициент связи между индивидуальными хронологиями; Ms - коэффициент чувствительности; а -стандартное отклонение для средней ширины годичного кольца; РС1 - изменчивость прироста, объясняемая первой принципиальной компонентой

Таблица 5 - Матрица коэффициентов корреляций между обобщенными хронологиями по ели (Е) и лиственницы (Л) с тест-полигонов (ТП) 1, 2 и 3

ЕТП1 ЕТП2 Е ТПЗ ЛТП1 ЛТП2

ЕТП1 1

ЕТП2 0.31 1

Е ТПЗ 035 0.25 1

ЛТП1 0.46 0.21 0.18 1

ЛТП2 0.28 0.28 0.23 0.65 1

Л ТПЗ 0.15 0.40 0.23 0.45 0.53

У ДКХ ели и лиственницы выявлены различия связи радиального прироста с температурой. Прирост ели менее зависим от температуры (рис. 23А), значимые связи прироста выявлены с температурой июля на ТП2 и ТПЗ и с температурой января на ТПЗ. Видна тенденция увеличения тесноты связи прироста ели вдоль по трансекте с температурой воздуха в июне и июле. Прирост лиственницы более зависим от температуры, чем прирост ели (рис. 23Б). На прирост лиственницы положительное влияние оказывает температура июня на всех ТП и температура июля на ТП1 и ТП2, а также температура октября предшествующего года на ТП1. Выявлена значимая отрицательная связь прироста с температурой апреля на ТП2 и ТПЗ.

Отметим тенденцию увеличения тесноты связи прироста ели с температурой воздуха вдоль трансекты с запада на восток в июне и июле. В этом же направлении идет повышение летних температур воздуха и усиливается континентальность климата. Таким образом, выявлена слабая тенденция связи радиального прироста ели с долготным градиентом температур в июне и июле. Лиственница, в отличие от ели, не проявляет явных тенденций связи радиального прироста с температурой воздуха вдоль температурного градиента. Различия в отклике радиального прироста ели и лиственницы на температуру воздуха обусловлены видовой спецификой фотосинтеза и физиологическими различиями видов.

Рисунок 23 - Коэффициенты корреляции индексов прироста со средней месячной температурой воздуха с сентября предшествующего по август текущего года (А - для ели, Б - для лиственницы). Значимые уровни корреляции обозначены горизонтальными линиями. ТП1, ТП2 и ТПЗ обозначены светлыми, серыми и черными столбцами соответственно.

Отметим значимую отрицательную связь прироста лиственницы с температурой апреля (рис. 23Б). Многолетняя средняя температура этого месяца на ТП1 -6.2°С, на ТП2 -8.5°С и на ТПЗ -7.8°С, т.е. наиболее низкие температуры на ТП2 и ТПЗ, где и выявлены значимые связи. Для апреля характерна большая амплитуда суточных температур, когда в отдельные дни наблюдаются слабые положительные температуры днем и резкие снижения (до -20-25°С) ночью. Перепады температуры негативно влияют на физиологическое состояние брахибластов и ауксибластов лиственницы и могут отражаться на процессе распускания хвои, фотосинтезе и величине радиального прироста. Влияние этого фактора возрастает вдоль трансекты и связано с усилением континентальное™.

Выявлены различия в частоте формирования светлых колец у ели и лиственницы на всех ТП (рис. 24). У ели частота образования СК 23% от общего числа лет, у лиственницы этот показатель 44%. У всех ДКХ по ели на ТП1, ТП2 и ТПЗ выявлено 19, 24 и 18 общих лет со СК соответственно. У ДКХ по лиственнице в тех же условиях частота формирования СК составила 23, 67 и 26 лет соответственно, т.е. у лиственницы СК формировались чаще.

Светлые кольца у ели и лиственницы формировались в годы, когда средняя температура апреля, мая, июня и августа была на 1.5-4.9°С ниже, по

сравнению с годами, когда СК не образовывались. Наибольшие различия выявлены на ТП1, здесь разница температур в апреле-июне достигает 4.6°С в годы, когда формировались СК у ели. и 4.9°С - у лиственницы (рис. 25). 200

180 160 140 120 100 80 60 40 20 0

\ \

III

I. I

1790 1810 1830 1850 1870 1890 1910 1930 1950 1970 1990

200

1810 1830 1850 1870 1890 1910 годы

Рисунок 24 - Частота формирования светлых колец (сумма процентов) на всех ТП у ели (А) и лиственницы (Б). Обозначение цветом как на рисунке 23.

2 А

ЕГ""

чг

ЕЕГТШ

ИЮНЬ ИЮЛЬ

месяцы

Рисунок 25 - Отклонения температуры воздуха в годы формирования светлых колец по сравнению с обычными годами в 1955-1990 гг. А - для ели, Б - для лиственницы. Цветовые обозначения, как на рисунке 23.

Различия в температуре апреля, мая и июня, в годы формирования СК у ели, снижаются от ТП1 к ТПЗ вдоль температурного градиента (рис. 25А). У лиственницы снижение наблюдается только на ТП1 (рис. 25Б), на ТП2 возрастает, а на ТПЗ разница температур сохраняется примерно на одном уровне в апреле, мае, июне и августе. Различия в июльских температурах самые минимальные. Различия в температурах августа и сентября не имеют закономерностей в долготном градиенте. Отметим высокую разницу (3.2°С) температуры августа при формировании СК у ели на ТП2, и разницу в 2.3°С при формировании СК у лиственницы на ТПЗ. Оба вида не показали закономерности формирования СК на трансекте, т.е. частота формирования СК у ели и лиственницы не связана с долготным градиентом температур.

Нередко образование аномалий структуры годичных колец связывают с влиянием на климат извержений вулканов (Сидорова и др., 2005; Впйа с1 а1., 1998; НатИсгтлгоу с1 а1., 2004). В период с 1790 по 1992 гг. произошли сильные извержения в 1815, 1835, 1875, 1883, 1886, 1902, 1907, 1912, 1963, 1980, 1982, 1985 и 1991 гг. (ЯоЬоск, 2000). В этот период только извержение 1883 г. (Кракатау) можно связать с формированием СК у ели и лиственницы в 1884 г. на всех ТП трансекты. В остальные годы случаи совпадения извержений вулканов и формирования светлых годичных колец отсутствуют.

Глава 7. ДРЕВЕСНО-КОЛЬЦЕВАЯ ИНДИКАЦИЯ УВЛАЖНЕННОСТИ В ЛЕСОСТЕПИ И СТЕПНОЙ ЗОНЕ ЮГО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Исследование влияния увлажнения на радиальный прирост сосны обыкновенной выполнено в лесостепи и степной зоне юго-запада Западной Сибири. Самая северная точка исследования имеет координаты 55° 59' с.ш., 60° 02' в.д., а самая южная точка - 51° 33' с.ш., 57° 53' в.д. Здесь сохранились еще значительные площади островных сосновых боров, которые по А.Я. Гордягину (1897, 1900), И.М. Крашенинникову (1939) и П.Л. Горчаковскому (1969, 1987) являются остатками некогда сплошной, или почти сплошной полосы хвойных лесов, простиравшихся в более прохладные и влажные эпохи плейстоцена от Урала до Алтая.

По усредненным данным мс Троицк, Карталы и Бреды климат района умеренно сухой. Среднее количеством осадков 361 мм в год, варьируя от 499 мм (1999 г.) до 175 мм (1936 г). Осадки холодного периода года (октябрь-апрель) составляют 41% от годовой суммы, осадки сезона активной вегетации древесной растительности (май-август) - 51% от годовой суммы.

Сбор кернов и спилов с деревьев сосны обыкновенной проводили на восьми ТП в островных борах на Южно-Уральской меридиональной трансекте (ЮУМТ) протяженностью с севера на юг 470 км. Два ТП заложены в Притобольских островных борах на границе с Казахстаном.

Сложность в дендроклиматическом анализе ДКХ из регионов с сухим климатом представляет разделение климатического сигнала, обусловленного значимым влиянием на радиальный прирост температуры воздуха и осадков. Для разделения климатического сигнала использовали программу Зеавсогт (Меко е1 а1., 2011). Анализировали связи радиального прироста с сезонными значениями двух климатических переменных. Для первой переменной (атмосферные осадки) используются накопленные корреляции, для второй переменной (температура воздуха) - частные корреляции. Выделяются 4 сезонных периода, когда за сезон принимаются отдельный месяц года и периоды времени, состоящие из нескольких месяцев. Использовали 4 сезонных группы длительностью 1, 3, 6 и 12 месяцев. В первом сезоне дается оценка связей прироста с климатическими переменными одного месяца. Во втором сезоне - за каждые 3 месяца, в третьем сезоне - за 6 месяцев, в четвертом сезоне - за 12 месяцев. Анализ связей прироста сосны с осадками и температурой воздуха показал, что влияние осадков на прирост наиболее значимо в обоих регионах. Связи прироста с осадками на ЮУМТ и в Притобольских борах схожи для всех сезонов, но есть отдельные сдвиги по сезонам. Наиболее тесные связи прироста сосны на ЮУМТ с осадками сезона 3-х месяцев: с апреля по июнь текущего года (г=0.43-0.65). Для Притобольских боров наиболее тесные связи прироста с осадками приходятся на сезон с мая по июль текущего года (г=0.43-0.65).

Методом множественной линейной регрессии реконструировали сумму осадков апреля - июня на ЮУМТ (рис. 26, г=0.66,112=0.43).

годы

Рисунок 26 - Реконструкция осадков апреля - июня (1) на Южно-Уральской меридиональной трансекте. Пунктирные линии - границы стандартных отклонений от многолетней нормы осадков. Ломаная линия (2) -обеспеченность реконструкции количеством деревьев.

В качестве предикторов взяты ДКХ, а в качестве предиктанта -усредненные значения сумм средних за месяц осадков апреля - июня по трем метеостанциям. Реконструкция надежно воспроизводит сухие 1936, 1955, 1957, 1975, 1991, 1998 гг., для которых имеются инструментальные подтверждения. На протяжении всего реконструируемого периода хорошо выделяются серии сухих и влажных лет, значения которых превышают величину стандартного отклонения. Наиболее сухие годы: 1677, 1689, 1698, 1710, 1723, 1726, 1744, 1759, 1769, 1781, 1785, 1795, 1802, 1807, 1809, 1833, 1848, 1863, 1879, 1897, 1911, 1921, 1936, 1952, 1955, 1957, 1975, 1991, 1998. Значительное количество осадков выпадало в: 1669, 1687, 1694, 1721, 1724, 1738, 1751, 1754, 1774, 1791, 1822, 1831, 1868, 1875, 1884, 1907, 1937, 1947, 1974, 1993 гг. Реконструированные сухие годы подтверждаются работами Т.Н. Жилиной (2009) и B.C. Мыглан (2007; 2010), где для последних 400 лет упоминаются сильные засухи в Тобольском воеводстве и Тобольской губернии, в состав которых входила исследуемая территория.

В реконструкции, сглаженной 11-летней скользящей средней, явно прослеживается циклическая структура осадков (рис. 27). Выделяется 7 повторяющихся циклов длительностью от 37 до 52 лет и один цикл длительностью 24 года. Сходную цикличность во внутривековых колебаниях уровней степных озер между Уралом и р. Обь в 1700-1950 гг. выявил A.B. Шнитников (1969) по историческим источникам (табл. 6).

годы

Рисунок 27 - Циклическая структура осадков апреля - июня (реконструированные значения сглажены 11-летней скользящей средней). 1, 2,.. .8 - номера циклов. Прямая линия - средняя сумма осадков за 360 лет.

Полученная реконструкция цикличности осадков и данные A.B. Шнитникова имеют сходство между собой. Несогласованность в датах начала и окончания циклов можно объяснить отрывочным характером данных A.B. Шнитникова в XVII-XIX вв. и сдвигом дат при выделении циклов 11-летней скользящей

средней в 360-летней реконструкции. Тем не менее, полученные нами данные более объективно отражают динамику увлажнения территории юго-западной части Западно-Сибирской равнины.

Таблица 6 - Годы и длительность циклов количества осадков апреля - июня, и колебаний уровня степных озер между Уральскими горами и р. Обь

Номер цикла > 1 2 3 4 5 6 7 8

Наши данные Годы 1662- 1714- 1760- 1805- 1853- 1892- 1916- 1953-

1713 1759 1804 1852 1891 1915 1952 1993

Длительность 52 46 45 48 39 24 37 41

Данные A.B. Годы 1688- 1736- 1776- 1809- 1851- 1882- 1903-

Шнитникова 1735 1775 1808 1850 1881 1902 1940

(1969) Длительность 47 40 33 42 31 21 38

ВЫВОДЫ

1. Водность р. Обь является фактором, формирующим термический режим воздуха и почв прибрежной зоны. Выявлены охлаждающее (в июне-июле и для всего периода открытого русла) и отепляющее (в октябре) влияние водности на температуру воздуха, которое ослабевает по мере удаления от русла реки. Влияние водности р. Обь на температуру воздуха выявлено на расстоянии до 500 м от русла реки. Чем выше водность, тем сильнее охлаждающее влияние на температуру воздуха летних месяцев и отепляющее влияние на температуру воздуха в октябре.

2. На термический режим почв в условиях многолетней мерзлоты водность р. Обь оказывает только отепляющее влияние. Результаты 7-летних инструментальных наблюдений показали, что отепляющее влияние водности на температурный режим почв распространяется на расстояние до 40 м от максимального уреза воды. Чем выше водность р. Обь, тем сильнее отепляющее влияние на термический режим почв.

3. Охлаждающее влияние водности р. Обь на температурный режим воздуха отрицательно влияет на величину радиального прироста хвойных деревьев -лиственницы сибирской и кедра сибирского, произрастающих в прибрежной зоне. На основании этих связей выполнена реконструкция водности р. Обь периода открытого русла за последние 400 лет.

4. В поймах крупных рек Западной Сибири их гидрологический режим является основным фактором влияния на радиальный прирост лиственных видов деревьев рода Salix и Populus и определяет гидрогенную динамику их радиального прироста, а клеточная структура годичных колец этих видов деревьев является индикатором высоких и продолжительных половодий.

5. Отепляющее влияние водности р. Обь на температурный режим воздуха и почв прибрежной зоны в осенний период, особенно в октябре, благоприятно влияет на радиальный прирост в следующем году у кедра сибирского, ели сибирской, сосны обыкновенной. Выявленные связи позволили выполнить

270-летнюю реконструкцию температуры воздуха октября в нижнем течении р. Обь, что расширяет возможности древесно-кольцевых хронологий, которые ранее применялись для реконструкции летних температур.

6. Древесно-кольцевые хронологии на севере Западной Сибири являются надежным источником получения данных о мерзлотных процессах в зоне распространения многолетней мерзлоты. Дендрохронологический подход в исследовании позволил выполнить пространственно-временную реконструкцию границ термокарста за 1500-2000 гг., а также высказать предположения о причинах возникновения и развития термокарста. Скорость расширения границ термокарстовой депрессии в эти годы варьировала от 3 до 21 см в год. Самая высокая скорость смещения границ термокарста характерна для XX столетия и обусловлена изменениями климата. Лесные пожары могут быть причиной как возникновения, так и прогрессирующего распространения площади термокарста на разных этапах развития.

7. На севере бореапьной зоны Западной Сибири древесно-кольцевые хронологии ели сибирской и лиственницы сибирской чувствительны к изменениям долготного градиента температуры воздуха. Связь радиального прироста ели с долготным градиентом обусловлена повышением температуры воздуха июня-июля с запада на восток. Связь радиального прироста лиственницы с долготным градиентом температур выражена слабо и, вероятно, обусловлена лишь резкими колебаниями суточной температуры в апреле.

8. Частота формирования светлых годичных колец у ели и лиственницы не связана с долготным градиентом температур в Западной Сибири и обусловлена видовой специфичностью. На формирование светлых годичных колец наибольшее влияние оказывают местные условия произрастания.

9. Использование сезонных связей радиального прироста сосны обыкновенной с температурой воздуха и атмосферными осадками в условиях сухого климата на юго-западе Западной Сибири позволило оценить влияние климатических переменных на радиальный прирост. Из двух переменных осадки являются наиболее значимым факторов влияния на величину радиального прироста сосны, по сравнению с температурой.

10. Полученные на основе древесно-кольцевых хронологий реконструкции сумм сезонных осадков апреля-июня надежно отражают динамику погодичных изменений увлажненности за последние 300 лет на юго-западе Западно-Сибирской равнины. Динамика увлажненности имеет выраженную циклическую структуру с длительностью циклов 40-50 лет, которые повторяются 7 раз в период 1660-2000 гг. Достоверность полученных реконструкций подтверждается данными о колебаниях уровней воды в степных озерах на юге Западной Сибири от Урала до р. Обь и историческими сведениями об экстремальных климатических явлениях.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В журналах, из перечня научных изданий, рекомендованных ВАК

1. Агафонов Л.И. Сток нижней Оби и его изменения в XX столетии // Изв. РАН. Сер. геогр. 2010. № 4. С. 68-76.

2. Агафонов Л.И., Гурская М.А. Влияние стока нижней Оби на радиальный прирост деревьев //Лесоведение. 2010. № 4. С. 9-18.

3. Агафонов Л.И., Кукарских В.В. Изменения климата прошлого столетия и радиальный прирост сосны в степи Южного Урала // Экология. 2008. № 3. С. 173-180.

4. Agafonov L., Strunk Н., Nuber Т. Thermokarst dynamics in Western Siberia: insights from dendrochronological research // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2004. Vol. 209, № 1/4. P. 183-196.

5. Агафонов Л.И., Штрунк Х.Б., Нубер Т.О. Динамика термокарстовой депрессии в Западной Сибири: опыт дендрохронологического исследования // Криосфера Земли. 2002. Т. VI. № 2. С. 43-52.

6. Богданов В.Д., Агафонов Л.И. Влияние гидрологических условий поймы Нижней Оби на воспроизводство сиговых рыб // Экология. 2001. № 1. С. 5056.

7. Агафонов Л.И., Мазепа B.C. Сток Оби и летняя температура воздуха на севере Западной Сибири // Изв. АН. Сер. географ. 2001. № 1. С. 80-92.

8. Waterhose J.S., Barker A.C., Carter A.H.C., Agafonov L.I., Loader N.J. Stable carbon isotopes in Scots pine tree rings preserve a record of flow of the river Ob // Geophys. Res. Letters. 2000. Vol. 27. P. 3529-3532.

9. Агафонов Л.И. Радиальный прирост древесной растительности в пойме Нижней Оби // Сиб. экол. журн. 1999. № 2. С. 135-144.

10. Агафонов Л.И. Индикация изменений гидрологического режима Нижней Оби методом древесно-кольцевого анализа //Экология. 1998. № 5. С. 354-361.

11. Агафонов Л.И. Влияние гидрологического и температурного режимов на радиальный прирост лиственных видов деревьев в пойме Нижней Оби // Экология. 1995. № 4. С.436-443.

В других изданиях

12. Агафонов Л.И., Кукарских В.В. Реконструкция осадков лесостепной зоны Южного Урала последних трех столетий по результатам дендрохронологического анализа / Голоцен. Динамика экосистем в голоцене: материалы второй Росс, конф., 12-14 окт. 2010 г. / отв. ред. Н.Г. Смирнов. Екатеринбург, 2010. С. 3-10.

13. Агафонов Л. И. Реконструкция и анализ гидрологических и климатических характеристик в пойме р. Оби // Глобальные и региональные изменения климата и природной среды позднего кайнозоя в Сибири / РАН, СО, Ин-т археологии [и др.]; отв. ред. А. П. Деревянко. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2008. С. 347-350. (Гл. 5: Тенденции и периодичность изменений климата Сибири в голоцене и их влияние на динамику экосистем).

14. Агафонов Л.И. Изменения стока нижней Оби в XX столетии // Научный вестник. Салехард: Красный Север, 2008. Вып. 8 (60): Региональные аспекты биологических исследований. С. 3-16.

15. Агафонов Л.И. Существует ли увеличение арктического стока Оби? // материалы междунар. конф. Криогенные ресурсы полярных регионов. Салехард, 2007. Т.1. С. 256-259.

16. Агафонов Л.И. Особенности влияния гидрологического режима рек на радиальный прирост деревьев в условиях Субарктики // материалы Всерос. науч. конф. Новые методы в дендрохронологии. Иркутск. Изд-во. ИГ СО РАН, 2007. С. 165-167.

17. Агафонов Л.И. Гидрологические особенности поймы Нижней Оби в 2005 году // Научный вестник. Вып. 1 (38). Салехард, 2006. С. 123-126.

18. Krabisch М., Agafonov L., Strunk Н. Thermokarst Development at the Synja River, Western Siberia // Научный вестник. Вып. 1 (32). Экологические исследования на Ямале: итоги и перспективы. Салехард. 2005. С. 77-80.

19. Staudinger М., Strunk Н., Agafonov L. Dendroclimatic investigations in Western Siberia - the reconstruction of temperature and precipitation since the 16th century // Abstr. of conf. Tree-rings in archaeology, climatology and ecology, Apr. 23-25-th 2005, Switzerland. Freibourg, 2005. P. 77-80.

20. Агафонов Л.И., Кукарских B.B. Изменения климата прошлого столетия и радиальный прирост сосны в степи Южного Урала // Изучение и сохранение природных экосистем заповедников лесостепной зоны: материалы междунар. науч.-практ. конф. посвящ. 70-летию Центрально-Черноземного заповедника (пос. Заповедный, Курская обл. 22-26 мая 2005 г.). Курск, 2005. С. 172-176.

21. Агафонов Л.И. Очерк гидролого-климатического режима поймы Средней Оби // Западная Сибирь: прошлое, настоящее, будущее. Сургут: Изд-во. Диорит, 2004. С. 198-206.

22. Agafonov L. The Ob river: Is There Arctic Inflow Increase? // The ACIA International Scientific Symposium on Climate Change in the Arctic: Extended abstr. Reykjavik, Iceland, November 9-12. 2004 / Arctic Monitoring and Assessment Progr. (AMAP). Oslo, 2004. Oral Ses. 1, p. 1-4.

23. Агафонов Л.И., Штрунк X., Нубер Т. Современная динамика термокарста в Западной Сибири // Environment of Siberia, the Far East and the Arctic. Томск, 2001. С. 11-17.

24. Agafonov L.I. Dendrohydrological evidence from the Ob river: West Siberian Plain // Proceedings of the International Conference on Climate and Water. Espoo, Finland, 1998. Vol. 3. P. 1037-1045.

25. Агафонов Л.И. Сибирская Амазонка // Югра: дела и люди. 1998. № 3. С. 28-33.

26. Агафонов Л.И. Гидрологический режим поймы Оби. Региональные климатические ритмы и прогнозы // Экология Ханты-Мансийского автономного округа. Тюмень: Софт Дизайн, 1997. С. 20-29.

Подписано в печать 26.05.2011 г. Формат 60x84 1/16 Усл. печ. л. 2,0 Бумага «Гознак» Тираж 100 экз. Заказ № 97

Отпечатано в типографии ООО City Screen. 620063, г. Екатеринбург, улица Московская, 193 а.

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Агафонов, Леонид Иванович

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ДРЕВЕСНАЯ РАСТИТЕЛЬНОСТЬ КАК ИНДИКАТОР

ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ

1.1 Дендроиндикация и дендрохронология

1.2 Влияние гидрологического режима рек на растительность речных долин

1.2.1 Влияние затопления и подтопления на древесную растительность

1.2.2 Влияние фильтрационных потоков воды и тепла из водоемов на почвы и 21 растительность береговой зоны

1.2.3 Влияние стока рек на местный климат и растительность речных долин 24

1.3 Древесно-кольцевые хронологии в реконструкциях гидрологического 26 режима рек, озер и водохранилищ

Глава 2. ГИДРОЛОГО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ В ПОЙМЕ Р. ОБЬ: ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ И СОБСТВЕННЫЕ

НАБЛЮДЕНИЯ

2.1 Общие сведения о водосборном бассейне р. Обь

2.2 Геоморфология и рельеф

2.3 Природные пойменные районы

2.3.1 Октябрьский природный пойменный район

2.3.2 Мужинский природный пойменный район

2.3.3 Салехардский природный пойменный район

2.4 Климат

2.4.1 Климат Октябрьского природного пойменного района

2.4.2 Климат Мужинского природного пойменного района

2.4.3 Климат Салехардского природного пойменного района

2.5 Гидрологические условия

2.6 Представление в исследовании гидрологических данных

2.7 Влияние водности р. Обь на температуру атмосферного воздуха

2.8 Собственные наблюдения на экологическом профиле в долине нижней Оби

2.8.1 Организация экологического профиля

2.8.2 Описание пикетов с установленными температурными регистраторами

2.8.3 Результаты наблюдений за температурой почвы

2.8.4 Результаты наблюдений за температурой воздуха

2.8.5 Изменения водности р. Обь в 2004-2009 гг.

2.8.6 Анализ результатов наблюдений

Введение Диссертация по биологии, на тему "Древесно-кольцевая индикация гидролого-климатических условий в Западной Сибири"

4.2 Район работ и методика исследования

4.3 Полученные результаты и обсуждение

4.3.1 Связь радиального прироста ели, кедра и лиственницы с температурой воздуха

4.3.2 Особенности влияния стока Оби на температурный режим атмосферного воздуха над акваторией поймы

4.3.3 Влияние стока Оби на термический режим почв

4.3.4 Особенности протекания физиологических процессов у деревьев в конце сезона вегетации

4.3.5 Образование морозобойных колец

4.4 Реконструкция температуры воздуха октября

4.5 Заключение по главе 4

64 67

86 86

92 95

98 101

102 102 103 107

107

110 112

114 116 119 123

124 126 128 128 132 132 135 137 139 139 142 145

Глава 5. ДЕНДРОХРОНОЛОГИЧЕСКАЯ ИНДИКАЦИЯ РАЗВИТИЯ ТЕРМОКАРСТА НА СЕВЕРЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ 124

5.1 Мерзлотные процессы в зоне многолетней мерзлоты и возможные подходы к их исследованию

5.2 Район исследования

5.3 Климатические условия

5.4 Полевой материал и его обработка

5.5 Анализ данных и полученные результаты

5.5.1 Анализ метеорологических данных метеостанции Мужи

5.5.2 Возрастная структура древостоев

5.5.3 Анализ связи радиального прироста кедра с климатическими переменными

5.5.4 Формирование креневой древесины

5.5.5 Анализ возможных причин активизации термокарста

5.5.6 Реконструкция границ термокарста на отдельном участке

5.6 Полная пространственно-временная реконструкция границ термокарста

149

5.7 Заключение по главе 5

Глава 6. ИНДИКАЦИЯ В ЛИЯНИЯ ДОЛГОТНОГО ГРАДИЕНТА ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА НА РАДИАЛЬНЫЙ ПРИРОСТ И ФОРМИРОВАНИЕ СВЕТЛЫХ КОЛЕЦ У ОСНОВНЫХ ВИДОВ-ЛЕСООБРАЗОВАТЕЛЕЙ НА СЕВЕРЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

6.1. Введение к главе 6

6.2. Использованные материал и методы исследования 6.2.1. Район исследования

6.2.2 Построение древесно-кольцевых хронологий

6.3 Полученные результаты

6.3.1 Статистические характеристики древесно-кольцевых хронологий

6.3.2 Связи радиального прироста ели и лиственницы с температурой воздуха

6.3.3 Частота формирования светлых годичных колец

6.4 Обсуждение результатов

6.4.1 Температурный градиент и статистические характеристики хронологий

6.4.2 Отклик радиального прироста на изменения температурного градиента

6.4.3 Формирование светлых годичных колец в градиенте температур

6.5 Заключение по главе 6

150 150 152 152 154 156 156

159

160

163

164

165 168 171

ГЛАВА 7 ДРЕВЕСНО-КОЛЬЦЕВАЯ ИНДИКАЦИЯ УВЛАЖЕННОСТИ В ЛЕСОСТЕПИ И СТЕПНОЙ ЗОНЕ ЮГО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ И В ЗАУРАЛЬЕ 172

7.1 Введение к главе 7 ,

7.2 Район исследования и климат территории

7.3 Материал и методика исследования

7.4 Результаты и обсуждение

7.4.1 Дендроклиматический анализ древесно-кольцевых хронологий на ЮжноУральской меридиональной трансекте

7.4.2 Дендроклиматический анализ древесно-кольцевых хронологий в Зауралье

7.4.3 Общие замечания по дендроклиматическому анализу древесно-кольцевых хронологий на Южно-Уральской меридиональной трансекте и в Зауралье

7.5 Древесно-кольцевая реконструкция атмосферных осадков

7.5.1 Реконструкция осадков на Южно-Уральской меридиональной трансекте

7.5.2 Реконструкция осадков в Зауралье

7.6 Заключение по главе 7 ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЯ

172 174 176 179

179 185

188 190 190 194 196 198 200 227

ВВЕДЕНИЕ

В связи с наблюдаемыми глобальными изменениями климата, в последнее время уделяется много внимания гидрологическому циклу (МГЭИК, 2007; Оценочный доклад . , 2008; ACIA, 2005), поскольку он является важнейшим звеном климатической системы (Chahine, 1992; Pierrehumbert, 2002; Streamflow hydrology . , 2007). Наиболее пристальное внимание уделяют стоку крупных рек северной Евразии, т.к. с территории РФ в Северный ледовитый океан ежегодно поступает в среднем 2172 км3 речной воды, при этом сток трех великих сибирских рек - Оби, Енисея и Лены составляет более 1500 л км в год (Stem, 2000). Речной сток - это интегральный показатель климата (Воейков, 1948), но его изменения могут быть связаны с регулирующим влиянием водохранилищ (Магрицкий, 2008; Simulation of reservoir . , 2007), возможной деградацией многолетней мерзлоты (Rising minimum . , 2007; Walvoord, Strieg, 2007) и влиянием крупных лесных пожаров (Conard, Ivanova, 1997; Arctic and boreal ecosystems . , 2000). Изменение гидрологического бюджета на водосборных бассейнах российских рек оказывает влияние на ледовитость арктических морей, транспорт распресиенных вод в северную часть Атлантического океана и термохалиновую циркуляцию атлантических океанических вод (Антонов, 1965; Шикломанов, Шикломанов, 2003; Симонов, Христофоров, 2006; Aagaard, Carmack, 1989; Increase river discharge . , 2002; Trajectory shifts . , 2006; Curry, Mauritzen, 2005; Influence of the Atlantic . , 2005). В свою очередь все названные процессы оказывают влияние на климат Северного полушария планеты (ACIA, 2005; МГЭИК, 2007).

В настоящее время проблема изменений природной среды и климата стала важным направлением научных исследований. Накоплены большие массивы инструментальных метеорологических наблюдений, анализ которых показывает, что действительно за последнее столетие произошли значительные изменения климата как на всей планете (МГЭИК, 2007), так и на территории России (Оценочный доклад . , 2008). Однако существует проблема сравнения состояний среды и климата последних 100 лет с таковыми в прошлые столетия и тысячелетия. Эта проблема обусловлена недостаточной продолжительностью регулярных инструментальных наблюдений, которые для большинства территории России не превышает 80 лет. Таким образом, дать корректную оценку современных изменений в историческом аспекте или сделать достоверные прогнозы развития природной среды и климатической системы, основываясь на коротких рядах инструментальных наблюдений, представляется проблематичным. В связи с этим, необходимость получения длительных высококачественных рядов информации о прошлых изменениях природной среды и составление детальной глобальной истории климата с максимально возможным разрешением в 1 год для последних 2000 лет является одной из приоритетных задач исследований в рамках Международной геосферно-биосферной программы.

Решить проблему данных о климате и природной среде прошлого позволяют источники косвенной информации. Один из таких источников - годичные кольца деревьев. Продолжительность жизни деревьев может достигать нескольких тысяч лет и в годичных кольцах деревьев содержится информация о климате, гидрологическом режиме и других изменениях природной среды (Шиятов, 1986; Ваганов и др., 1996; Fritts, 1976; Surface temperature . , 2006; Dendroclimatology, 2011), при этом древесная растительность может быть надежным индикатором условий среды и природных процессов (Горчаковский, Шиятов, 1985; Schweingruber, 1989; 1996, 2007; Riparia, 2005). Наиболее полно индикаторные возможности деревьев используются в древесно-кольцевом анализе, s который позволяет оценивать по величине радиального прироста деревьев изменения основных климатических переменных - температуры воздуха и осадков, а также гидрологических, геоморфологических, мерзлотных и сейсмических процессов и изменений (Шиятов, 1986; Ваганов, Шашкин, 2000; Fritts, 1976; Schweingruber, 1996; Tree Rings . ,2010). Дендрохронология (получение и анализ древесно-кольцевых хронологий) является наиболее точным методом исследования, который позволяет восстановить погодичную последовательность изменений климата и экологической обстановки прошлых лет в пределах конкретной территории, крупного региона или даже в глобальном масштабе за несколько столетий и тысячелетий (Fritts, 1976).

Цель исследования. Цель диссертационной работы состояла в выявлении индикационных возможностей древесно-кольцевых хронологий (ДЬСХ) хвойных и лиственных видов деревьев в различных природных условиях Западной Сибири, и использование ДКХ для реконструкции гидролого-климатических условий прошлого. t

Основные задачи исследования. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Собрать материал и построить ДКХ для лесных экосистем, произрастающих в различных природных зонах и условиях произрастания в Западной Сибири.

Защищаемые положения: ' 1). Водность р. Обь периода открытого русла является важным климатообразующим и экологическим фактором условий произрастания деревьев в прибрежной зоне шириной до 500 м от русла реки. Выявлено охлаждающее влияние водности р. Оби в период открытого русла (май-октябрь) на радиальный прирост хвойных деревьев и выполнена 400-летняя реконструкция водности. Предложен новый подход для индикации высокой и низкой водности р. Оби за последние 400 лет.

3). Водность нижнего течения р. Обь, формируя специфический температурный режим воздуха и почв прибрежной зоны в осенний период, оказывает влияние на радиальный прирост следующего года у основных видов лесообразователей — ели сибирской (Picea obovata Ledeb.) и кедра сибирского (Pinus sibirica Du Tour.). Значимые связи прироста ели и кедра с температурой воздуха октября предшествующего года позволяют выполнять реконструкцию температуры этого месяца.

5). На севере Западной Сибири ДКХ основных видов лесообразователей - ели сибирской и лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.) чувствительны к изменениям долготного градиента температуры воздуха. Чувствительность ели и лиственницы возрастает в направлении с запада на восток. Интенсивность и частота формирования светлых годичных колец у обоих видов не связана с долготным градиентом температур.

6). Сезонная оценка связей радиального прироста сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) с температурой воздуха и атмосферными осадками в условиях сухого климата на юго- , западе Западной Сибири и в Зауралье позволяет выявить преимущественное влияние атмосферных осадков на радиальный прирост. Получена 350-летняя реконструкция сумм сезонных осадков (апрель-июнь), достоверность которой подтверждается историческими данными о колебаниях уровней воды в степных озерах на юге Западной Сибири и Казахстана от Урала до р. Обь.

Дендроклиматические исследования в лесостепи и степной зоне на юго-западе Западной Сибири позволили выполнить реконструкции сезонных (апрель-июнь) сумм осадков за последние 350 лет.

Обоснованность и достоверность результатов исследования. Достоверность полученных в работе результатов и выводов подтверждается обширным фактическим материалом, который был использован в работе. При обработке собранного материала использовали современное оборудование и программное обеспечение для измерения ширины годичных колец - установку LINTAB с пакетом программ TSAP. В работе использованы современные методы обработки и анализа данных, в т.ч. математико-статистический анализ выполняли в специальном пакете прикладных программ для построения и анализа древесно-кольцевых хронологий Dendrochronological Program Library (DPL), а также в программах DENDROCLIM2002 и Seascorr. Исследования по теме диссертации были поддержаны Российским Фондом Фундаментальных Исследований, проекты №№ 96-05-64520-а; 00-05-65041-а; 04-04-96120-р2004Урала; 05-04-48298-а; 08-04-01215-а, в которых автор был руководителем проектов. Также автор был соруководителем международных проектов, поддержанных Советом по исследованиям природной среды (The National Environment Research Council), Великобритания, проект № GR9 3538; Немецким исследовательским обществом (Deutscher Forschungs Geseltschaft), Федеративная Республика Германия, проект № STR 253/7-1; Немецкой службой академических обменов (Deutscher Akademischer Austauschdienst - DAAD), - 4 гранта для стажировок автора в университетах гг. Регенсбург и Гёттинген (Федеративная Республика Германия) в 1999, 2002, 2005, 2008 гг.

Практическая значимость. Создана сеть из 30 постоянных дендрохронологических тест-полигонов, позволяющая вести мониторинг гидролого-климатических условий в Западной Сибири. Результаты исследований используются автором при чтении специального курса "Лесоведение" для студентов 4-5 курсов биологического факультета Уральского федерального университета.

Личный вклад автора. На протяжении 25 лет автор проводил дендрогидрологические и дендроклиматические исследования в Западной Сибири на водосборном бассейне р. Обь от лесотундры до степной зоны. За это время сформировались взгляды и представления автора о взаимодействии факторов климата, гидрологических условий и окружающей среды, и их влиянии на радиальный прирост хвойных и лиственных деревьев. Автор самостоятельно выполнил определение целей и задач, выбор и обоснование методов исследований, а также сбор полевого материала. Измерения ширины годичных колец в первые годы сбора материала выполнены автором, в дальнейшем помощь в измерениях оказывали сотрудники^ лаборатории дендрохронологии-ИЭРиЖ УрО РАН Е.С. Сидорова, Н.В. Ухабина, М.А. Гурская, В.В. Кукарских. Дальнейшая обработка, - перекрестная датировка, анализ и обобщение полученных данных, выполнены автором.

Апробация работы. Основные результаты и положения работы были представлены и обсуждались на 14 международных конференциях: *The Second International Conference on Climate and Water. Espoo, Finland, August 17-20, 1998; International Conference on Stable Isotopes and Isotope Effects, Carry le Rouet, France, June 20-25, 1999; International Conference on the Future of Dendrochronology, Davos, Switzerland, September 22-26, 2001; Экстремальные криосферные явления: фундаментальные и прикладные аспекты, Пущино, Россия, 13-15 мая, 2002; *PAGES meeting on High Latitude Paleoenvironments, Moscow, Russia, May 16-17, 2002; *6 International Conference on Dendrochronology, Quebec City, Canada, August 22-27, 2002; TRACE: Tree Rings in Archaeology, Climatology and Ecology, Bonn-Juelich, Germany, April 11-13, 2003; *The AC I A, International Scientific Symposium on Climate Change in the Arctic. Reykjavik, Iceland, November 9-12, 2004; TRACE: Tree-rings in archaeology, climatology and ecology, Freibourg, Switzerland, April 23-25, 2005; Second European Conference on Permafrost, Potsdam, Germany, June 12-16, 2005; *Rivers Detour Management of Forested Water Retention Areas, Kehl, Germany, November 17-19, 2005; Climate changes and their impact on boreal and temperate forests, Ekaterinburg, Russia, June 5-7, 2006; *Криогенные ресурсы полярных регионов. Салехард, Россия, 17-21 июня, 2007; ^International Precipitation Conference (IPC10), Coimbra, Portugal, June 22-26,2010. (Знаком * отмечены конференции, на которых автором были представлены устные доклады).

Также результаты исследований были представлены автором на 12 российских конференциях: Антропогенное воздействие на природу Севера и его экологические последствия, г. Апатиты, 9-11 июня 1998; Реакция растений на глобальные и региональные изменения природной среды. Иркутск, 25-29 сентября 2000; Экология Сибири, Дальнего Востока и Арктики, Томск, 5-8 сентября 2001; 50 лет Экологическому научно-исследовательскому стационару ИЭРиЖ УрО РАН, Лабытнанги, 5-7 сентября 2004; Новые методы в дендроэкологии, Иркутск, 10-13 сентября 2007; VI Всероссийская научно-практическая конференция "Зыряновские чтения — 2008", Курган, 8-10 декабря 2008; Человек и север: антропология, археология, экология, Тюмень, 24-26 марта 2009; Экология в высшей школе: синтез науки и образования, Челябинск, 30.03 - 01.04, 2009; Наука, природа и общество, Миасс, 10-12 мая 2010; Окружающая среда и менеджмент природных ресурсов, Тюмень, 10-12 октября 2010; Динамика современных экосистем в голоцене, Екатеринбург, 12-14 октября 2010; Развитие геоботаники: история и современность, Санкт-Петербург, 31.01 -02.02,2011 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 28 работ, из них 11 публикаций в журналах из списка ВАК.

Благодарности. Всемерное содействие и внимание к работе на всех этапах ее выполнения оказал д.б.н., проф. С.Г. Шиятов. При этом Степан Григорьевич создал творческую и доброжелательную обстановку в лаборатории дендрохронологии ИЭРиЖ УрО РАН, что также способствовало успешному выполнению всех представленных исследований.

Благодарю д.б.н. B.C. Мазепу и д.б.н. P.M. Хантемирова за их советы и конструктивные замечания, высказанные при выполнении работы, а также всех сотрудников лаборатории дендрохронологии: к.б.н. М.А. Гурскую, вед. спец. Н.В. Ухабину, к.б.н. Н.М. Деви, к.б.н. Л.А. Горланову, к.б.н. В.В. Кукарских, к.б.н. В.М. Горячева, д.б.н. П.А. Моисеева, м.н.с. А.Ю. Суркова за участие в полевых работах, помощь в обработке материала, ценные советы и замечания, а также их многолетнюю дружескую поддержку.

Искреннюю благодарность за обеспечение экспедиционных работ и полевых исследований автор выражает администрации Экологического научно-исследовательского стационара ИЭРиЖ УрО РАН, в лице к.б.н. В.Г. Штро и к.б.н. A.A. Соколова (г. Лабытнанги, Ямало-Ненецкий автономный округ), а также капитанам теплохода «Зоолог» разных лет В.Р. Макарову, A.M. Зорину и экипажу за их понимание и успешное выполнение всех рейсов.

Заключение Диссертация по теме "Экология (по отраслям)", Агафонов, Леонид Иванович

выводы

Исходя из представленных результатов исследований по использованию древесно-кольцевых хронологий различных видов деревьев для индикации гидролого-климатических условий и природных процессов на территории Западной Сибири можно сделать следующие выводы:

1. Водность р. Обь является фактором, формирующим термический режим воздуха и почв прибрежной зоны. Выявлены охлаждающее (в июне-июле и для всего периода открытого русла) и отепляющее (в октябре) влияние водности на температуру воздуха, которое ослабевает по мере удаления от русла реки. Влияние водности р. Обь на температуру воздуха проявляется на расстоянии до 500 м от русла реки. Чем выше водность, тем сильнее охлаждающее влияние на температуру воздуха летних месяцев и отепляющее влияние на температуру воздуха в октябре.

2. На термический режим почв в условиях многолетней мерзлоты водность р. Обь оказывает только отепляющее влияние. Результаты 7-летних инструментальных наблюдений показали, что отепляющее влияние водности на температурный режим почв распространяется на расстояние до 30 м от максимального уреза воды* Чем выше водность р. Обь, тем сильнее отепляющее влияние на термический режим почв.

3. Охлаждающее влияние водности р. Обь на температурный режим воздуха отрицательно влияет на величину радиального прироста хвойных деревьев — лиственницы сибирской и кедра сибирского, произрастающих в прибрежной зоне. На основании этих связей выполнена реконструкция водности р. Обь периода открытого русла за последние 400 лет.

4. В поймах крупных рек Западной Сибири их гидрологический режим является основным фактором влияния на радиальный прирост лиственных видов деревьев рода Salix и Populus, и определяет гидрогенную динамику их радиального прироста, а клеточная структура годичных колец этих видов деревьев является индикатором высоких и продолжительных половодий.

5. Отепляющее влияние водности р. Обь на температурный режим воздуха и почв прибрежной зоны в осенний период, особенно в октябре, благоприятно влияет на радиальный прирост кедра сибирского, ели сибирской и сосны обыкновенной в следующем году. Выявленные связи использовали, чтобы выполнить 270-летнюю реконструкцию температуры воздуха октября в нижнем течении р. Обь, что расширяет возможности древесно-кольцевых хронологий, которые ранее применялись для реконструкции летних температур.

6. Древесно-кольцевые хронологии на севере Западной Сибири являются надежным источником получения данных о мерзлотных процессах в зоне распространения многолетней мерзлоты. Дендрохронологический подход в исследовании позволил выполнить пространственно-временную реконструкцию границ термокарста за 1500-2000 гг., а также высказать предположения о причинах возникновения и развития термокарста. Скорость расширения границ термокарстовой депрессии в эти годы варьировала от 3 до 21 см в год. Самая высокая скорость смещения границ термокарста характерна для XX столетия и обусловлена изменениями климата. Лесные пожары могут быть как причиной возникновения, так и прогрессирующего распространения площади термокарста на разных этапах развития.

7. На севере бореальной зоны в Западной Сибири древесно-кольцевые хронологии ели сибирской и лиственницы сибирской, - чувствительны к изменениям долготного градиента температуры воздуха. Связь радиального прироста ели с долготным градиентом обусловлена повышением температуры воздуха июня-июля с запада на восток. Связь радиального прироста лиственницы с долготным градиентом температур выражена слабо и, вероятно, обусловлена лишь резкими колебаниями суточной температуры в апреле.

9. Использование сезонных связей радиального прироста сосны обыкновенной с температурой воздуха и атмосферными осадками в условиях сухого климата позволило оценить влияние климатических переменных на радиальный прирост. Из двух переменных осадки являются наиболее значимым факторов влияния на величину радиального прироста сосны, по сравнению с температурой.

10. Полученные на основе древесно-кольцевых хронологий реконструкции сумм сезонных осадков апреля-июня надежно отражают динамику погодичных изменений увлажненности за последние 300 лет. Динамика увлажненности имеет выраженную циклическую структуру с длительностью циклов 40-50 лет, которые повторяются 7 раз в период 1660-2000 гг. Достоверность полученных реконструкций подтверждается данными о колебаниях уровней воды в степных озерах на юге Западной Сибири от Урала до р. Обь и историческими сведениями об экстремальных климатических явлениях.

Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Агафонов, Леонид Иванович, Екатеринбург

1. Авакян А.Б., Шарапов В.А., Петрова 0,0. Итоги, проблемы и перспективы создания водохранилищ в таежной зоне // Водные ресурсы тайги. Иркутск, 1984. С.64-78.

2. Агафонов Л.И. Сезонный рост кедра в северном Приобье // Экология лесов севера: тез. докл. всесоюз. совещ. Сыктывкар, 1989. Т. 1. С.7-8.

3. Агафонов Л.И. Влияние гидрологического и температурного режимов на радиальный прирост лиственных видов деревьев в пойме Нижней Оби // Экология. 1995. № 4. С. 436-443.

4. Агафонов Л.И. Гидрологический режим поймы Оби. Региональные климатические ритмы и прогнозы // Экология Ханты-Мансийского автономного округа. Тюмень: Софт Дизайн, 1997. С. 20-29.

5. Агафонов Л.И. Индикация изменений гидрологического режима Нижней Оби методом древесно-кольцевого анализа// Экология. 1998. № 5. С. 354-361.

6. Агафонов Л.И. Радиальный прирост древесной растительности в пойме Нижней Оби // Сиб. экол. журн. 1999. № 2. С. 135-144.

7. Агафонов Л.И., Мазепа B.C. Сток Оби и летняя температура воздуха на севере Западной Сибири // Изв. РАН. Сер. географ. 2001. № 1. С. 80-92.

8. Агафонов Л.И., Штрунк Х.Б., Нубер Т.О. Динамика термокарстовой депрессии в Западной Сибири: опыт дендрохронологического исследования // Криосфера Земли. 2002. Т. 6, № 2. С. 43-52.

9. Агафонов Л.И., Кукарских В.В. Изменения климата прошлого столетия и радиальный прирост сосны в степи Южного Урала // Экология. 2008. № 3. С. 173-180.

10. Агафонов Л.И. Сток нижней Оби и его изменения в XX столетии // Изв. РАН. Сер. геогр. 2010. №4. С. 68-76.

11. Агафонов Л.И., Гурская М.А. Влияние стока нижней Оби на радиальный прирост деревьев // Лесоведение. 2010. № 4. С. 9-18.

12. Агафонов Л.И., Кукарских В.В. Реконструкция осадков лесостепной зоны Южного Урала последних трех столетий по результатам дендрохронологического анализа //

13. Голоцен. Динамика экосистем в голоцене: материалы второй Рос. конф., 12-14 окт. 2010 г. / отв. ред. Н.Г. Смирнов. Екатеринбург, 2010. С. 3-10.

14. Алисов Б.П. Климат СССР. М.: Высш. шк., 1969 104 с.

15. Антонов B.C. Влияние речного стока на ледяной покров арктических водоемов // Гидрология рек Советской Арктики. Л.: Гидрометеоиздат, 1965. 56 с.

16. Бойнов А.И Температурный режим и его формирование в пойменных почвах Средней Оби // Почвенный криогенез и мелиорация мерзлотных и холодных почв. М.: Наука, 1975. С.187-189.

17. Бокк Э.Н. Общие черты динамики прирусловых ивовых лесов в пойме Оби // Тр. биол. инта СО АН СССР. 1972. Вып. 15. С. 124-134.

18. Бокк Э.Н. Влияние половодий на динамику радиального прироста ветлы в Обской пойме // Лесоведение. 1985. № 6. С 30-36.

19. Болгов М.В., Лобода Н.С., Николаевич H.H. Пространственное обобщение параметров внутрирядной связности рядов годового стока // Метеорология и гидрология. 1996. №7. С. 83-91.

20. Боровиков A.M., Уголев Б.Н. Справочник по древесине. М.: Лесн. пром-сть, 1989. 216 с.

21. Будыка С.Х., Купрейчик А.Ф., Макаревич B.C. Влияние подтопления на рост леса // Сб. работ Ин-та леса АН БССР. 1956. Вып. 7. С.46-58.

22. Бяллович Ю.П. Шкала устойчивости древесных и кустарниковых пород к затоплению // Ботан. журн. 1957. Т. 42, № 5. С.734-741.

23. Ваганов Е. А., Качаев А. В. Дендроклиматический анализ роста сосны в лесоболотных фитоценозах Томской области // Лесоведение. 1992. № 6. С. 3-10.

24. Ваганов Е.А., Шиятов С.Г., Мазепа B.C. Дендроклиматические исследования в Урало-Сибирской Субарктике. Новосибирск: Наука, 1996. 246 с.

25. Ваганов Е.А., Наурзбаев М.М., Егерь И.В. Предельный возраст лиственницы в Сибири // Лесоведение. 1999. №> 6. С. 65-75.

26. Ваганов Е.А., Шиятов С.Г. Роль дендроклиматических и дендрогидрологических исследований в разработке глобальных и региональных экологических проблем (на примере азиатской части России) // Сиб. экол журн. 1999. № 2. С. 111-116.

27. Ваганов Е.А., Шашкин A.B. Рост и структура годичных колец хвойных. Новосибирск: Наука, 2000.227 с.

28. Васильев A.A., Дроздов Д.С., Москаленко Н.Г. Динамика температуры многолетнемерзлых пород Западной Сибири в связи с изменениями климата // Криосфера Земли. 2008. Т. 12, № 2. С. 10-18.

29. Васильев И.С. О связи температуры почвогрунтов с индексом замерзания и высотой снежного покрова в Якутии в конце XX столетия // Криосфера Земли. 2009. Т. 13, № 1.С. 17-23.

30. Вендров JI.C., Дьяконов К.Н. Водохранилища и окружающая среда. М.: Наука, 1976. 136 с.

31. Вернадский В.И. Размышления натуралиста. Научная мысль как планетарное явление. М.: Наука, 1977. Кн. 2. 192 с.

32. Видовая специфичность реакции фотосинтеза хвойных на факторы среды / A.C. Щербатюк и др. // Лесоведение. 1999. № 5. С. 41-49.

33. Влияние водохранилищ лесной зоны на прилегающие территории / ред. Л.С. Вендров. М.: Наука, 1970. 220 с.

34. Воейков A.B. Климаты земного шара, в особенности России. Л., Изд-во АН СССР, 1948. 728 с.

35. Галазий Г.И. О ботаническом методе определения дат высоких исторических горизонтов (ВИГ) воды в Байкале // Докл. АН СССР. 1955. Т. 103, № 5. С. 27-39.

36. Галазий Г.И. Ботанический метод определения дат высоких исторических горизонтов (ВИГ) воды на Байкале // Ботан. журн. 1956. Т. 41, № 7. С. 12-21

37. Галазий Г.И. Динамика роста древесных пород на берегах Байкала в связи с циклическими изменениями уровня воды в озере // Геоботанические исследования на Байкале. М.: Наука, 1967. С.44-301.

38. Галахов H.H. Ход осенних явлений у древесных растений в 1961 г. // Сезонное развитие природы. М., 1964а. С.29-34.

39. Галахов H.H. Ход осенних явлений у древесных растений в 1962 г. // Сезонное развитие природы. М., 19646. С.64-77.

40. Гафуров Ф.Г., Скулкин И.М. Экотопологическая характеристика луговых сообществ поймы низовьев Оби // Экология. 1987. № 3. С. 73-75.

41. Гафуров Ф.Г., Фирсова В.П. Почвообразование в долгопоемных ландшафтах высоких широт. Екатеринбург, 1992. 146 с. ,

42. Геокриология СССР. Западная Сибирь / ред. Э.Д. Ершов. М.: Недра, 1988. 454 с.

43. Геоморфологическое районирование СССР и прилегающих морей / Воскресенский С.С. и др. М.: Высш. шк., 1980. 344 с.

44. Горчаковский П.Л. Основные проблемы исторической фитогеографии Урала. Свердловск, 1969. 286 с.

45. Гурская М.А., Шиятов С.Г. Распределение морозобойных колец в древесине хвойныхдеревьев // Экология. 2006. № 1. С. 9-15. Димо В.Н. Тепловой режим почв СССР. М.: Колос, 1972. 360 с.

46. Динамика сезонноталого слоя в Западной Сибири / Е.С. Мельников и др. // Криосфера

47. Земли. 2005. Т. 9, № 2. С. 23-32. Дунин-Горкавич A.A. Тобольский Север. М: Либерея, 1995. Т. 1-2.

48. Дучков А Д., Соколова A.B., Павлов A.B. Оценка современных изменений температурывоздуха и грунтов в Западной Сибири // Криосфера Земли. 2000. Т. 4, № 1. С. 52-59. Дьяконов К.Н. Особенности роста леса в прибрежной зоне Рыбинского водохранилища //

49. Веста. МГУ. Сер. геогр. 1964. № 2. С.85-87. Дьяконов К.Н. Наблюдения за произрастанием лесов в зоне гидрогеологического воздействия Рыбинского водохранилища // Географические сообщения. М.,Л966. Вып. 3.C.136-140.

50. Дьяконов К.Н. Влияние крупных водохранилищ на леса прибрежной зоны. Л.:

51. Гидрометеонздат, 1975. 126 с. Ёлшин Ю.А. Тепловой сток в моря Северного Ледовитого океана // Вод. ресурсы. 1988. № 5. С. 63-68.I

52. Золотокрылин А.Н. Климатическое опустынивание. М.: Наука, 2003. 246 с.

53. Иванов А.Ф., Пономарева A.B., Дерюгина Т.Ф. Отношение древесных растений к влажности и кислотности почв. Минск: Наука и техника, 1966. 232 с.

54. Иванов В.В., Налимов Ю.В. Ледово-гидрологические условия и хозяйственное освоение рек Советской Арктики в настоящем и будущем // География полярных стран: тез. докл. XXIII Междунар. геогр. конгр. Л., 1976. С. 106-108.

55. Ильина Л.Л., Грахов А.Н. Реки Севера. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 220 с.

56. Инишева Л.И. Болота и биосфера // Российская наука на заре нового века / ред. В.П. Скулачев. М.: Науч. мир, 2001. С. 330-341.

57. История наблюдений за температурой почвы на сети метеорологических станций России / С.С. Быховец и др. // Криосфера Земли. 2007. Т. 11, № 1. С. 7-20.

58. Качурин С.П. Термокарст на территории СССР. М.: Изд. АН СССР, 1961. 290 с.

59. Кириллова Т.А. Радиационный баланс Куйбышевского водохранилища // Материалы 1-го науч.-техн. совещ. по изучению Куйбышевского водохранилища. Куйбышев, 1963. Вып. 2. С. 14-20.

60. Китаев Л.М., Кренке А.Н. Изменение снегозапасов // Оледенение Северной и Центральной Евразии в современную эпоху / ред. В.М. Котляков. М.: Наука, 2006. С. 17-29.

61. Китаев Л.М., Титкова Т.Б., Черенкова Е.А. Тенденции снегонакопления на территории северной Евразии // Криосфера Земли 2007. Т. 11, № 3. С. 71-77.

62. Климатическая обусловленность радиального прироста хвойных и лиственных пород деревьев в подзоне средней тайги центральной Сибири / М.В. Скомаркова и др. // География и природ, ресурсы. 2009. № 2. С. 80-85.

63. Кононова Н.К. Изменение характера циркуляции атмосферы в последние десятилетия как фактор изменения климата и ледовитости Арктики // Материалы гляциол. исслед. 2006. Вып. 100. С. 191-199.

64. Кононова Н.К. Классификация циркуляционных механизмов Северного полушария по Б.Л. Дзердзеевскому / отв. ред. А.Б. Шмакин. Москва: Ин-т географии РАН, 2009. 372 с.

65. Кравцова В.И., Быстрова А.Г. Изменение размеров термокарстовых озер в различных районах России за последние 30 лет// Криосфера Земли. 2009. Т. 13, № 2. С. 16-26.

66. Крамер П.Д., Козловский Т.Т. Физиология древесных растений. М.: Лесн. пром-сть, 1983. 464 с.

67. Крашенинников И.М. Основные пути развития растительности Южного Урала в связи с палеогеографией Северной Евразии в плейстоцене и голоцене // Сов. ботаника. 1939. №67. С. 67-99.

68. Кренке А.Н., Китаев JIM., Турков Д.В. Изменение снежного покрова и его климатическая роль // Криосфера Земли. 1997. Т. 1, № 1. С. 39-46.

69. Крылов Г.В. Леса поймы реки Оби и вопросылесного хозяйства // Природа поймы реки Оби и ее хозяйственное освоение. Томск. Изд-во Том. ун-та. 1963. С. 268-278.

70. Кучеров С.Е. Влияние непарного шелкопряда на радиальный прирост дуба черешчатого // Лесоведение. 1990. № 2. С. 20-29.

71. Кучеров С.Е. Реконструкция летних осадков на Южном Урале за последние 375 лет на основе анализа радиального прироста лиственницы Сукачева // Экология. 2010. № 4. С. 248-256.

72. Ландшафтно-гидрологические характеристики Западной Сибири / ред. А.Н. Антипов, Г.В. Бачурин. Иркутск: Ин-т географии СО АН СССР, 1989. 222 с.

73. Леса и болота Сибири в глобальном цикле углерода / Е. А. Ваганов и др. // Сиб. экол. журн. 2005. № 4. С. 631-649.

74. Магда В.Н., Ваганов Е.А. Климатические факторы, определяющие изменчивость радиального прироста лиственницы в межгорных котловинах Алтая // География и природ, ресурсы. 2001. № 3. С. 67-73.

75. Магда В.Н., Зеленова A.B. Радиальный прирост сосны как индикатор увлажнения в Минусинской котловине // Изв. РГО. 2002. Т. 134, вып. 1. С. 173-179.

76. Магрицкий Д.В. Антропогенное влияние на сток российских рек впадающих в Северный ледовитый океан // Води, ресурсы. 2008. № 1. С. 3-16.

77. Мазепа B.C. Использование спектрального представления и линейной фильтрации стационарных последовательностей при анализе цикличности в дендрохронологических рядах II Дендрохронология и дендроклиматология. Новосибирск: Наука, 1986. С. 49-68.

78. Мазепа B.C. Погодичная реконструкция средней летней температуры воздуха на севере Западной Сибири с 1690 г.: на основе данных о радиальном приросте деревьев // Сиб. экол. журн. 1999. № 2. С. 175-183.

79. Максимальная интенсивность фотосинтеза ели сибирской и лиственницы сибирской в Прибайкалье / Г.Г. Суворова и др. // Лесоведенце. 2003. № 6. С. 58-65.

80. Максимов A.A. Структура и динамика биоценозов речных долин. Новосибирск: Наука, 1974. 260 с.

81. Мезенцев B.C., Карнацевич И.В. Увлажненность Западно-Сибирской равнины. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. 168 с.

82. Мельников В.П., Павлов A.B., Малкова Г.В. Геокриологические последствия современных изменений глобального климата // География и природ, ресурсы. 2007. №3. С. 19-27.

83. Методы дендрохронологии: учеб. метод, пособие / С.Г. Шиятов и др; отв. ред.: Е.А. Ваганов, С.Г. Шиятов. Красноярск: КрасГУ, 2000. Ч. 1: Основы дендрохронологии. Сбор и получение древесно-кольцевой информации. 80 с.

84. Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли / Корзун В.И. и др. JL: Гидрометеоиздат, 1974. 390 с.

85. Михайлов Ю.П., Юлинов В.А. Мокская ГЭС. Географический аспект // География и природ, ресурсы. 1980. № 4. С. 61-70.

86. Москаленко Н.Г. Изучение сезонного протаивания торфяников в криолитозоне Западной Сибири // Криосфера Земли. 1998. Т. 2, № 1. С. 32-35.

87. Москаленко Н.Г., Пономарева O.E. Изменения растительности и геокриологических условий бугров пучения, нарушенных линейным строительством в северной тайге Западной Сибири // Криосфера Земли. 2004. Т. 8, № 2. С. 10-16.

88. Мыглан B.C., Овчинников Д.В., Ваганов Е.А. Влияние климатических изменений на хозяйственную > деятельность населения южной Сибири в "малый ледниковый период" // География и природ, ресурсы. 2007. № 4. С. 56-63.

89. Мыглан B.C. Климат и социум Сибири в малый ледниковый- период. Красноярск: СФУ, 2010. 101 с.

90. Наурзбаев М.М., Ваганов Е.А. Изменчивость радиального прироста лиственницы на востоке Таймыра и Путорана за последние 2000 лет // Лесоведение. 1999. № 5. С. 24-34.

91. Наурзбаев М.М., Ваганов Е.А., Сидорова О.В. Изменчивость приземной температуры воздуха на севере Евразии по данным тысячелетних древесно-кольцевых хронологий // Криосфера Земли. 2003. Т. 7, № 2. С. 84-91.

92. Нестерович Н.Д., Дерюгина Т.Ф., Лучков А.И. Морфолого-анатомическое строение хвои некоторых видов рода Лиственница (Larix Mill.) // Докл. АН БССР. 1980. Т. 24. № 5. С.449-452.

93. Нестерович Н.Д., Дерюгина Т.Ф., Лучков А.И. Структурные особенности листьев хвойных. Минск: Наука и техника, 1986. 116 с.

94. Николаева С.А., Савчук Д.А. Климатогенная реакция деревьев сосны на юге Томской области // J. of Siberian Federal University. Biology 4. 2008. № 1. С. 400-413.

95. Нилов B.H., Чертовской В.Г. О действии заморозков на подрост ели // Экология. 1975. № 4. С. 47-52.

96. О связи глубины сезонного протаивания с межгодовой изменчивостью средней годовой температуры грунтов / Константинов П.Я. и др. // Криосфера Земли. 2006. Т. 10, № 3. С. 15-22.

97. Овчинников Д.В., Панюшкина И.П., Адаменко М.Ф. Тысячелетняя древесно-кольцевая хронология лиственницы Горного Алтая и ее использование для реконструкции летних температур // География и природ, ресурсы. 2002. № 1. С. 90-96.

98. Одрова Т.В. Изменения теплового стока сибирских рек // Природа. 1980. № 6. С. 90-93.

99. Ореховский А.Р. Рост и развитие белой ивы и осокоря в условиях длительного затопления // Повышение продуктивности лесов и эффективности агролесомелиоративных насаждений. Киев: Госсельхозиздат УССР, 1962. С.87-93.

100. Орлова В.В. Климат СССР. Западная Сибирь. Л.: Гидрометеоиздат, 1962. Вып. 4. 360 с.

101. Основы геокриологии (мерзлотоведения) / отв. ред. П.Ф. Швецов и др. М.: Изд. АН СССР, 1959. Ч. 1.430 с.

102. Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории,Российской Федерации: техн. резюме / Росгидромет. М., 2008. 89 с.

103. Павлов A.B. Теплообмен почвы с атмосферой в северных и умеренных широтах территории СССР. Якутск: Кн. изд-во, 1975. 168 с.

104. Павлов A.B. Мерзлотно-климатический мониторинг России: методология, результаты наблюдений, прогноз // Криосфера Земли. 1997. Т. 1, № 1. С. 47-48.

105. Павлов A.B., Ананьева Г.В. Оценка современных изменений температуры воздуха на территории криолитозоны России // Криосфера Земли. 2004. Т. 8, № 2. С. 3-9.

106. Павлов A.B. Тренды современных изменений температуры почвы на севере России // Криосфера Земли. 2008. Т. 12, № 3. С. 22-27.

107. Пакальнис Р.Ю. О синхронности колебания уровня воды в бессточных озерах Бальтис и Яскутис // Биоэкологические основы дендрохронологии: материалы к симп. XII Междунар. ботан. конгр. Вильнюс; Ленинград, 1975. С. 55-59.

108. Петров И.Б. Обь-Иртышская пойма: (типизация и качеств, оценка земель). Новосибирск: Наука, 1979. 136 с.

109. Петров И.Б. Поемность: природные и хозяйственные аспекты изучения // Климат и воды Сибири / ред. Г.В. Бачурин. Новосибирск: Наука, 1980. С. 207-212.

110. Плотников В.В. Динамика лесных экосистем Субарктики. Свердловск, 1984. 128 с.

111. Почвенно-географическое районирование СССР / Почв, ин-т им. Докучаева АН СССР. М.: Изд. АН СССР, 1962. 422 с.

112. Природа многолетних колебаний речного стока / ред. И.П. Дружинин. Новосибирск: Наука, 1976. 336 с.

113. Природа поймы Нижней Оби. Наземные экосистемы / отв. ред. Л.Н. Добринский. Екатеринбург, 1992. 214 с.

114. Природа таежного Прииртышья / А.Н. Антипов и др. Новосибирск: Наука, 1987. 256 с.

115. Речной сток и геофизические процессы / И.П. Дружинин и др. М.: Наука, 1966. 295 с.

116. Роднянская Э.Е. Характеристика зональных особенностей растительности поймы р. Оби в таежной зоне //Вестн. Ленингр. ун-та. Сер. геол. и геогр. 1969. № 12. С. 115-125.

117. Рубин Б.А., Гавриленко В.Ф. Биохимия и физиология фотосинтеза. М.: МГУ, 1977. 328 с.

118. Савкин В.М. Водохранилища Сибири, водно-экологические и водно-хозяйственные последствия их создания // Сиб. экол. журн. 2000. № 2. С. 109-121.

119. Северова А.И., Правдин Л.Ф. Пойменные леса Приильменья // Проблемы биогеоценологии, геоботаники и ботанической географии. Л.: Наука, 1973. С. 257262.

120. Сезонные оптимумы фотосинтеза хвойных Байкальской Сибири / Г.Г. Суворова и др. // Сиб. экол. журн. 2007. № 2. С. 289-296.

121. Сидорова О.В., Наурзбаев М.М. Реконструкция температуры воздуха за последние 2000 лет по данным годичных колец деревьев лиственницы востока Таймыра и северо-востока Якутии // Сиб. экол. журн. 2005. № 1. С. 51-60.

122. Сидорова О.В., Наурзбаев М.М., Ваганов Е.А. Отклик древесно-кольцевых хронологий севера Евразии на мощные вулканические извержения // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. СПб.: Гидрометеоиздат, 2005. Т. 20. С. 59-72.

123. Симонов Ю.А., Христофоров A.B. Анализ многолетних изменений колебаний стока рек бассейна Северного ледовитого океана // Вод. ресурсы. 2005. № 6. С. 645-652.

124. Скрябин П.Н., Скачков Ю.В., Варламов С.П. Потепление климата и термический режим грунтов в центральной Якутии // Криосфера Земли. 1999. Т. 3, № 3. С. 32-40.

125. Смолоногов Е.П. Эколого-географическая дифференциация и динамика кедровых лесов Урала и Западно-Сибирской равнины. Свердловск, 1990. 288 с.

126. Современные тенденции климатических изменений в южной части Западной Сибири / Н.К. Барашкова и др. // География и природ, ресурсы. 2000. № 3. С. 77-82.

127. Сосьвинское Приобье: (очерки природы и хозяйства) / отв. ред. Ю.П. Михайлов. Иркутск, 1975.512 с.

128. Справочник по климату СССР. Омск, 1979. Вып. 17: Метеорологические данные за отдельные годы, Ч. 3. Атмосферные осадки. 220 с.

129. Суворова Г.Г. Фотосинтез хвойных деревьев в условиях Сибири. Новосибирск: ГЕО, 2009. 196 с.

130. Судачкова Н.Е., Милютина И.Л., Романова Л.И. Влияние стрессовых воздействий на ксилогенез сосны обыкновенной в условиях Сибири // Лесоведение. 2007. № 6. С. 101-106.

131. Тейяр де Шарден П. Феномен человека. М.: Наука, 1987. 240 с.

132. Титкова Т.Б., Кононова Н.К. Связь аномалий накопления снега и общей циркуляции атмосферы//Изв. РАН. Сер. геогр. 2006. № 1. С. 35-46.

133. Туманова Д.Ф. К вопросу о роли фенологических наблюдений во внутриландшафтном районировании // Труды фенологического совещ. Л.: Гидрометеоиздат, 1960. С.94-101.

134. Турков В.Г. Влияние длительного подтопления на сосновые леса северо-западного побережья Рыбинского водохранилища // Лесоведение. 1969. № 2. С.8-16.

135. Углекислотный газообмен хвойных Предбайкалья / Щербатюк A.C. и др. Новосибирск: Наука, 1991. 135 с.

136. Физико-географическое районирование Тюменской области / ред. H.A. Гроздецкий. М.: Изд. МГУ, 1973. 246 с.

137. Физиология сосны обыкновенной / отв. ред. Г.М. Лисовский. Новосибирск: Наука, 1990. 248 с.

138. Фоминых Jl.А., Чигир В.Г. Оазисы Севера. Пущино, 1988. 170 с.

139. Фотосинтетическая продуктивность Pinus sylvestris, Picea obovata и Larix sibirica / Г.Г. Суворова и др. // Ботан. журн. 2002. Т. 87, № 9. С. 99-109.

140. Харук В.М., Терсков И.А. Внелистовые пигменты древесных растений. Новосибирск: Наука, 1982. 88 с.

141. Хрол В.П. Водный баланс северной полярной области. СПб.: Гидрометеоиздат, 2000. 142 с.

142. Чубуков Л.А., Раунер Ю.Л., Кувшинова К.В. Прогнозные оценки климатических последствий перераспределения водных ресурсов в Срединном регионе // Изв. АН СССР. Сер. геогр. 1980. № 5. С. 35-50.

143. Шерстюков А.Б. Корреляция температуры почвогрунтов с температурой воздуха и высотой снежного покрова на территории России // Криосфера Земли. 2008. Т. 12, № 1. С. 79-87.

144. Шикломанов И.А., Шикломанов А.И. Изменения климата и динамика притока речных вод в Северный ледовитый океан // Вод. ресурсы. 2003. Т. 30, № 5. С. 645-654.

145. Широков В.М. Особенности изменения природных условий при создании крупных водохранилищ в Сибири // Комплексное использование водных ресурсов Сибири и Дальнего Востока и их охрана. Иркутск, 1969. С. 118-124.

146. Шиятов С.Г. Дендрохронология, её принципы и методы // Ботанические исследования на Урале. Свердловск, 1972. С. 52-81.

147. Шиятов С.Г. Дендрохронология верхней границы леса на Урале. М.: Наука, 1986. 136 с.

148. Шнитников A.B. Внутривековая изменчивость компонентов общей увлажненности. Л.: Наука, 1969. 244 с.

149. Шульгин A.M. Температурный режим почв. Л.: Гидрометеоиздат, 1957. 242 с.

150. Экстремальные климатические события на Ямале за последние 4100 лет по дендрохронологическим данным / P.M. Хантемиров и др. // Изв. РАН. Сер. геогр. 2011. №2. С. 89-102.

151. Южная тайга Прииртышья (опыт стационарного исследования южнотаежных топогеосистем) / ред. Г.В. Бачурин, Е.Г. Нечаева. Новосибирск: Наука, 1975. 246 с.

152. A multispecies tree ring reconstruction of Potomac River streamflow (950-2001) / R. S. Maxwell et al. // Water Resources Res. 2011. Vol. 47. W05512, doi: 10.1029/2010WR010019

153. A reassessment of the Eurasian river input of water, sediment, major elements, and nutrients to the Arctic Ocean / V.V. Gordeev et al. // Amer. J. of Science. 1996. Vol. 296, № 6. P. 664-691.

154. A tree-ring-based drought index reconstruction for far-western Mongolia: 1565-2004 / N.K. Davi et al. // Int. J. Climatol. 2009. Vol. 29. P. 1508-1514.

155. Aagaard K., Carmack E.C. The role of sea ice and other fresh water in the Arctic circulation // J. of Geophysical Res. Oceans. 1989. Vol. 94. P. 485-498.

156. Accelerated thawing of subarctic peatland permafrost over the last 50 years / S. Payette et al. // Geophysical res. letters. 2004. Vol. 31. L18208, doi:10.1029/2004GL020358,2004

157. ACIA, Arctic Climate Impact Assessment. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2005. 1042 p.

158. Agafonov L.I. Dendrohydrological evidence from the Ob river: West. Siberian Plain // Proceedings of the International Conference on Climate and Water. Espoo, Finland, 1998. Vol. 3. P. 1037-1045.

159. Agafonov L., Strunk H., Nuber T. Thermokarst dynamics in Western Siberia: insights from dendrochronological research // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2004. Vol. 209, № 1/4. P. 183-196.

160. Aloni R. Durch Hochwasser entlaubte Eschen am Potomac River in Virginia, USA // Jahrringe undUmwelt. Dendrookologie / Ed. F.H. Schweingruber. Birmensdorf, 1993. S.106.

161. Alvarez-Uria P., Korner C. Low temperature limits of root growth in deciduous and evergreen temperate tree species // Functional ecology. 2007. Vol. 21. P. 211-218.

162. Anella L.B., Whitlow Т.Н. Flood-tolerance ranking of red and freeman maple cultivars // J. of Arboriculture. 1999. Vol. 25, № 1. P. 31-37.

163. Antonova G.F., Stasova V.V. Effects of environmental factors on wood formation in Scots pine //Trees. 1993. Vol. 7. P. 214-219.

164. Arctic and boreal ecosystems of western North America as components of the climate system / F. S. Chapin III et al. // Global Change Biology. 2000. Vol. 6. P.211-223.

165. Armsrtong W., Armstrong J. Stem photosynthesis not pressurized ventilation is responsible for light-enhanced oxygen supply to submerged roots of alder (Alnus glutinosa) // Annals of Botany. 2005. Vol. 96. P. 591-612.*

166. Atkin O.K., Edvards E.J., Loveys B.R. Response of root respiration to changes in temperature and its relevance to global climate //New Phytol. 2000. Vol. 147. P. 141-154.

167. Barnett F.A., Gray; S.T., Tootle G.A. Upper Green River basin (United States) streamflow reconstructions // J. of Hydrologic Engineering. 2010. Vol. 15, № 7. P. 567-579.

168. Begin Y. Ice-push disturbances in high-Boreal and Subarctic lakeshore ecosystems since AD 1830, northern Quebec, Canada//The Ilolocene. 2000a. Vol. 10, № 2. P. 179-189.

169. Begin Y. Reconstruction of subarctic lake levels over the past centuries using tree rings // J. of Cold Region Engineering. 2000b. Vol. 14, № 4. p. 192-212.

170. Begin Y. Tree-ring dating of extreme lake levels at the subarctic-boreal interface // Quaternary Res. 2001. Vol. 55, № 2. P. 133-139.

171. Begin Y., Berube D., Gregoire M. Downward migration of coastal conifers as a response to recent land emergence in eastern Hudson Bay, Quebec // Quaternary Res. 1993. Vol. 40. P. 81-88.

172. Begin Y., Langlais D., Cournoyer L. A dendrogeomorphic estimate of shore erosion, upper St. Lawrence estuary, Quebec // J. of Coastal Res. 1991a. Vol. 7. № 3. P. 607-615.

173. Begin Y., Langlais D., Cournoyer L. Tree-ring dating of shore erosion events (upper- St. Lawrence estuary, eastern Canada) // Geografiska Annaler. 1991b. Vol. 73A, № 1. P. 5359.

174. Begin Y., Payette S. Dendroecological evidence of lake-level changes during the last three centuries in subarctic Quebec // Quaternary Res. 1988. Vol. 30. P. 210-220.

175. Begin Y., Payette S. Population structure of lakeshore willows and ice-push events in subarctic Quebec, Canada // Holarctic Ecology. 1991. Vol. 14, № 1. P. 9-17.

176. Benedict M.A., Frelich L.E. Site factors affecting black ash ring growth in northern Minnesota // For. Ecol. Manag. 2008. Vol. 255. P. 3489-3493.

177. Berezovskaya S., Yang D., Kane D. Compatibility analysis of precipitation and runoff over the large Siberian- watersheds // Geophysical Res. Letters. 2004. Vol. 31. L21502, doi: 10.1029/2004GL021277.

178. Biondi F., Waikul K. DENDROCLIM2002: A C++ program for statistical calibration of climate signals in treering chronologies // Computers and Geosciences. 2004. Vol. 30, № 3. P. 303-311.

179. Blohkina O., Virolainen E., Fagerstedt K.V. Antioxidants, oxidative damage and oxygen deprivation stress: a review // Ann. Bot. 2003. Vol. 91. P. 179-194.

180. Bowden W.B. Climate change in the Arctic permafrost, thermokarst, and why they matter to the Non-Arctic world // Geogr. Compass. 2010. Vol. 4, № 10. P. 1553-1586.

181. Box G.E.P., Jenkins G.M. Time series analysis: forecasting and control. Holden-Day, San Francisco, 1976. 575 p.

182. Briffa K.R. Annual climate variability in the Holocene: interpreting the message of ancient trees // Quat. Sci. Rev. 2000. Vol. 19. P. 87-105.

183. Briffa K.R., Osborn T.J., Schweingruber F.H. Large-scale temperature inferences from tree rings: a review // Global and Planetary Change. 2004. Vol. 40: P. 11-26.

184. Bum C.R. The response (1958-1997) of permafrost and near-surface ground temperatures to forest fire, Takhini River valley, southern Yukon Territory // Can. J. of Earth Sci. 1998. Vol. 35, №2. P. 184-199.

185. Burn C.R., Smith M.W. Development of thermokarst lakes during the Holocene at sites near Mayo, Yukon Territory // Permafrost and Periglacial Proc. 1990. № 1. P. 161-176.

186. Camill P. Permafrost thaw accelerates in boreal peatlands during late-20th century climate warming // Climatic change. 2005. Vol. 68. P. 135-152.

187. Carson E.C., Munroe J.S. Tree-ring based streamilow reconstruction for Ashley Creek, northeastern Utah: implications for palaeohydrology of the southern Uinta Mountains // The Holocene. 2005. Vol. 15, № 4. P. 602- 611.

188. Case R.A., MacDonald G.M. Tree ring reconstructions of streamflow for three Canadian prairie rivers // J. of the Amer. Water Resources Association. 2003. Vol. 39, № 3. P. 703-716.

189. ChahineM.T. The hydrological cycle and its influence on climate // Nature. 1992. Vol. 359. P. 374-380.

190. Changes in wood anatomy in tree rings of Pinus pinaster Ait. following wounding by Flash Floods / J.A. Ballesteros et al.// Tree-Ring Res. 2010. Vol. 66, № 2. P. 93-103.

191. Charcoal records from thermokarst deposits in central Yakutia, eastern Siberia: Implications for forest fire history and thermokarst development / F. Katamura et al. // Quaternary Res. 2009. Vol. 71. P. 36-40.

192. Cleaveland M.K. A 963-year reconstruction of summer (JJA) streamflow in the White River, Arkansas, USA, from tree-rings // The Holocene. 2000. Vol. 10, № 1. P. 33-41.

193. Climate continentality and treeline species distribution in the Alps / M. Caccianiga et al. // Plant Biosystems. 2008. Vol. 142, № 1. P. 66-78.

194. Conard S. G., Ivanova G. A. Wildfire in Russian boreal forests Potential impacts of fire regime characteristics on emissions and global carbon balance estimates // Environment Pollution. 1997. Vol. 98, № 3. P. 305-313.

195. Continentality indices // Encyclopedia of World Climatology / Ed. J.E. Oliver. Berlin;

196. Heidelberg; New York: Springer Dortrecht, 2005. P. 303-304. Cook E.R., Holmes R.L. ARSTAN: chronology development // Documentation to the International Tree-ring Data Bank Program Library / Eds.: H.D. Grissino-Mayer et al. Version 2.1. 1997.

197. Critical temperatures for xylogcnesis in conifers of cold climates / S. Rossi et al. // Global Ecol.

198. Biogeogr. 2008. Vol. 17. P. 696-707. Curry R., Mauritzen C. Dilution of the northern North Atlantic Ocean in recent decades //

199. Forestry. 1937. Vol. 11. P. 3-29. Dendroclimatology: Progress and Prospects / Eds.: M.K. Hughes et al. Dortrecht: Springer Scie.

200. Evidence of threshold temperatures for xylogenesis in conifers at high altitudes / S. Rossi et al. //

201. Oecologia. 2007. Vol. 152. P. 1-12. Ewing K. Tolerance of four wetland plant species to flooding and sediment deposition //

202. Floating larch tree-ring chronologies from archaeological timbers in the Russian Altai between about 800 BC and AD 800 /1. Panyushkina et al. // Radiocarbon. 2007. Vol. 49, № 2. P. 693-702.

203. Flooding tolerance of Central1 Europe tree and shrub species / C. Glenz et al. // For. Ecol. Manag. 2006. Vol. 235. P. 1-13.

204. Gill C.J. The flooding tolerance of woody species: a review 11 Forest. Abstr. 1970. Vol. 31, № 4. P. 671-688.

205. Gill C.J. Studies of radial stem growth in Salix cinerea L. on a reservoir margin // J. of Appl.

206. Ecology. 1974. Vol. 2, № 1. P. 215-223. Gindl W., Grabner M., Wimmer R. The influence of temperature on latewood lignin content in treeline Norway spruce compared with maximum density and ring width // Trees. 2000. Vol. 14. P. 409-414.

207. Hadley J.L. Effect of daily minimum temperature on photosynthesis in eastern hemlock (Tsuga canadensis L.) in autumn and winter // Arctic, Antarctic and Alpine Res. 2000. Vol. 32, № 4. P. 368-374.

208. Horton J.L., Kolb T.E., Hart S.C. Response of riparian trees to interaanual variation in ground water depth in a semi-arid river .basin // Plant, Cell and Environment. 2001. Vol. 24. P. 293-304.

209. Jones P.D., Briffa K.R. Global surface air temperature variations during the twentieth century: Part 1, spatial, temporal and seasonal details // The Holocene. 1992. Vol. 2, №. 2. P. 165179.

210. Jones P.D., Briffa K.R. Global surface air temperature variations during the twentieth century: Part 2, implications for large-scale high-frequency palaeoclimatic studies // The Holocene. 1993. Vol.3,№ l.P. 77-88.

211. Keeland B. D., Conner W. H., Sharitz R. R. A comparison of wetland tree growth response to hydrologic regime in Louisiana and South Carolina // For. Ecol. Manag. 1997. Vol. 90, № 2/3. P. 237-250.

212. Knight T.A., Meko D.M., Baisan C.H. A bimillennial-length tree-ring reconstruction of precipitation for the Tavaputs Plateau, Northeastern Utah // Quaternary Res. 2010.Vol. 73. P. 107-117.

213. Kozlowski T.T. Soil aeration and growth of forest trees (review article) I I Scandinavian J. of

214. Forest Res. 1986. Vol. 1,№ 1/4. P. 113-123. Kozlowski T. Responses of woody plants to flooding and salinity // Tree Physiol. Monogr. 1997. № l.p. 1-29.

215. Kozlowski T. Physiological-ecological impacts of flooding on riparian forest ecosystems //

216. Wetlands. 2002. Vol. 22, № 3. P. 550-561. Kozlowski T.T., Pallardy S.G. Growth Control in Woody Plants. San Diego; London; Boston;

217. Margolis E.Q, Meko D.M, Touchan R. A tree-ring reconstruction of streamflow in the Santa Fe River, New Mexico // J. of Hydrology 2011. Vol. 397. P. 118-127.

218. Mazepa V.S. Reconstruction of spatial variations in summer temperatures for the last 300 yeas in the north of West-Siberian Plain // Proceedings of the International conference on past, present and future climate. Helsinki, Finland, 1995. P. 136-139.

219. Mediterranean drought fluctuation during the last 500 years based on tree-ring data / A. Nicault et al. // Clim. Dyn. 2008. Vol. 31. P. 227-245.

220. Meko D.M., Baisan C.H. Pilot study of late-wood width of conifers as an indicator of variability of summer rainfall in the north American monsoon region // Int. J. Climatol. 2001. Vol. 21. P. 697-708:

221. Meko D.M., Touchan R., Anchukaitis K.J. Seascorr: A MATLAB program for identifying the seasonal climate signal in an annual tree-ring time series // Computers and Geosciences. 2011. doi:10.1016/j.cageo.2011.01.013

222. Meko D.M., Woodhouse C.A. Tree-ring footprint of joint hydrologic drought in Sacramento and Upper Colorado river basins, western USA // J. of Hydrology. 2005. Vol. 308. P. 196213.

223. Methods of dendrochronology: Applications in the environmental sciences / Eds. E.R. Cook, L.A. Kairiukstis. Dordrecht; Boston; London: Kluwer Acad. Publ., 1990. 364 p.

224. MiyamotoY., Griesbauer H.P., Green D.S. Growth responses of three coexisting conifer species to climate across wide geographic and climate ranges in Yukon and British Columbia // For. Ecol. And Manage. 2010. Vol. 259. P. 514-523.

225. Modelling the impact of flooding stress on the growth performance of woody species using fuzzy logic / C. Glenz et al // Ecological Modelling. 2008. Vol. 218. P. 18-28.

226. Mommer L., Visser E.J.W. Underwater photosynthesis in flooded terrestrial plants: A matter of leaf plasticity// Annals of Botany. 2005. Vol. 96. P. 581-589.

227. Mors I., Begin Y. Shoreline shrub population extension in response to recent isostatic rebound in eastern Hudson Bay, Quebec, Canada // Arctic and Alpine Res. 1993. Vol. 25, № l.P. 15-23.

228. Multi-centennial ring-width chronologies of Scots pine along a north-south gradient across Finland / S. Helama et al. // Tree Ring Res. 2005. Vol. 61. P. 21-32.

229. Multi-century tree ring reconstruction of annual streamflow for the Maule River watershed in south central Chile / R.B. Urrutia et al. // Water Resources Res. 2011. Vol. 47. W06527, doi:10.1029/2010WR009562.

230. North American drought: Reconstructions, causes, and consequences / E.R. Cook et al. // Earth Sci. Rev. 2007. Vol. 81. P. 93-134.

231. Oberhuber W. Limitation by growth processes // Trees at their Upper Limit / Eds. G. Wieser, M. Tausz. Dortrecht: Springer, 2007. P. 131-143.

232. Oberhuber W., Stumbock M., Kofler W. Climate tree growth relationships of Scots pine stands (Pinus sylvestris L.) exposed to soil dryness // Trees. 1998. Vol. 13. P. 19-27.

233. Observations of thermokarst and its impact on boreal forest in Alaska / T.E. Osterkamp et al. // Arctic, Antarctic, and Alpine Res. 2000. Vol. 32, №6. P. 303-315.

234. Oquist G., Huner N.P.A. Photosynthesis of overwintering evergreen plants // Annu. Rev. Plant Biol. 2003. Vol. 54. P. 329-55.

235. Osterkamp T.E., Romanovsky V.E. Evidence for warming and thawing of discontinuous permafrost of Alaska // Permafrost and Periglacial Proc. 1999. Vol. 10, № l.P. 17-34!

236. Ottander C., Campbell D., Oquist G. Seasonal changes in photosystem II organisation and pigment composition in Pinus syivestris II Planta. 1995. Vol. 197. P. 176-183.

237. Panyushkina I.P., Ovtchinnikov D.V., Adamenko M.F. Mixed response of decadaLvariability in larch treering chronologies from upper treelines of the Russian Altai // Tree-ring res. 2005. Vol. 61,№ l.P. 33-42.

238. Pavelsky T.M., Smith L. Intercomparison of four global precipitation data sets and their correlation with increased Eurasian river discharge to the Arctic Ocean // J. of Geoph. Res. 2006. Vol. 111. D21112, doi:10.1029/2006JD007230.

239. Pavlov A.V. Current changes of climate and permafrost in the Arctic and Sub-Arctic of Russia // Permafrost and Periglacial Proc. 1994. Vol. 5, № 2. P. 101-110.

240. Pavlov A.V., Permafrost-climatic monitoring of Russia: analysis of field data and forecast // Polar Geography and Geology, 1996. Vol. 20. P. 44-64.

241. Payette S., Delwaide A. Recent permafrost dynamics in a subarctic floodplain associated with changing water levels, Quebec, Canada // Arctic, Antarctic, and Alpine Res. 2000. Vol. 32, №3. P. 316-323.

242. Permafrost degradation and ecological changes associated with a warming climate in central Alaska / M.T. Jorgenson et al. // Climatic Change. 2001. Vol. 48, № 4. P. 551-579.

243. Physical and ecological changes associated with warming permafrost and thermokarst in interior Alaska / T.E. Osterkamp et al. // Permafrost and Periglacial Proc. 2009. Vol. 20. P. 235256.

244. Physiological ecology of riverside species: adaptive responses of plants to submergence / Blom B.W.P.M. et al. // Annu. Bot. 1994. Vol. 74. P. 253-263.

245. Pierrehumbert R.T. The hydrologic cycle in deep-time climate problems // Nature. 2002. Vol. 419, № 12. P. 191-198.

246. Plant species richness in continental southern Siberia: effects of pH and climate in the context of the species pool hypothesis / M. Chytry et al. // Glob. Ecol. Biogeogr. 2007. Vol. 16, № 5. P. 668-678.

247. Polacek D., Kofler W., Oberhuber W. Radial growth of Pinus sylvestris growing on alluvial terraces is sensitive to water-level fluctuations // New Phytologist. 2006. Vol. 169. P. 299-308.

248. Predick K. I., Gerbel S. E., Turner M. G. Effect of flood regime on tree growth in the floodplain and surrounding uplands of the Wisconsin River // River. Res. Applic. 2009. Vol. 25. P. 283-296.

249. Preliminary reconstructions of spring precipitations in southwestern Turkey from treering width /

250. Physiologia Plantarum. 1998. Vol. 102. P. 503-512. Rinn F. TSAP (Time Series Analysis and Precipitation). Reference manual. Version 3. Heidelberg, 1996. 264 p.

251. Riparia. Ecology, Conservation, and Management of Streamside Communities / Eds: R.J.

252. Root-zone hydrology: why bald cypress in flooded wetlands grow more when it rains / G.R.

253. Davidson et al. // Tree-Ring Res. 2006. Vol. 62, № 1. P. 3-12. Rosenthal S.I., Camm I.L. Photosynthetic decline and pigment loss during autumn foliar senescence in western larch (Larix occidentalis) // Tree physiology. 1997. Vol. 17. P. 767-775.

254. Sacramento River flow reconstructed to A.D. 869 from tree rings / D.M. Meko et al. // J. of the

255. Haupt Publishers, 1996. 609 p. Schweingruber F.H. Wood Structure and Environment. Berlin; Heidelberg: SpringerVerlag, 2007. 279 p.

256. Simmons M.E., Wu X.B., Whisenant S.G. Bottomland hardwood forest species responses to flooding regimes along an urbanization gradient // Ecological Engineering 2007. Vol. 29. P. 223-231.

257. Sparks J.P., Black R.A. Winter hydraulic conductivity and xylem cavitation in coniferous treesifrom upper and lower treeline // Arctic, Antarctic and Alpine Res. 2000. Vol. 32, № 4. P. 397-403.L

258. St. George S., Nielsen E. Signatures of high-magnitude 19 -century floods in Quercus macrokarpa tree rings along the Red River, Manitoba, Canada // Geology. 2000. Vol. 10, № 10. P. 899-902.

259. Stable carbon isotopes in Scots pine tree rings preserve a record of flow of the river Ob / J.S.

260. Waterhouse et al.// Geophys. Res. Lett. 2000. Vol. 27. P. 3529-3532. Standardized precipitation index reconstructed from Turkish tree-ring widths / R. Touchan et al.

261. Climatic Change. 2005. Vol. 72. P. 339-353. Stein R. Circum-Arctic river discharge and its geological record: an introduction // Int. J. Earth

262. Surface Temperature Reconstructions for the Last 2,000 Years Electronic resourse. / The National Academy Press. Washington, D.C. 2006. 160 p. http://www.nap.edu/catalog/! 1676.html

263. Tardif J., BergeronY. Radial growth of Fraxinus nigra in a Canadian boreal floodplain in response to climatic and hydrologic fluctuations // J. of Vegetation Sci. 1993. Vol. 4. P. 751-758.

264. Tardif J., Bergeron Y. Comparative dendroclimatological analysis of two black ash and two white cedar populations from contrasting sites in the Lake Duparquet region, northwestern Quebec // Can. J. For. Res. 1997a. Vol. 27. P. 108-116.

265. Tardif J., Bergeron Y. Ice-flood history reconstructed with tree-rings from the southern boreal forest limit, western Quebec // The Holocene. 1997b. Vol. 7, № 3. P. 291-300.

266. Tardif J., BergeronY. Population dynamics of Fraxinus nigra in response to flood-level variations, in northwesternfQuebec // Ecological monographs. 1999. Vol. 69, № l.P. 107-125.

267. Temperature variability over the past millennium inferred from Northwestern Alaska tree rings / R. D'Arrigo et al. // Climate Dynamics. 2005. Vol. 24. P. 227-236.

268. Terazava K., Kukuzawa K. Effects of flooding on leaf dynamics and other seedling responses in flood-tolerant Alnus japonica and flood-intolerant Betula platyphylla var. japonica // Tree Physiology. 1994. Vol. 14. P. 251-261.

269. The importance of early summer temperature and date of snow melt for tree growth in the Siberian Subarctic / A. Kirdyanov et al. // Tress. 2003. Vol. 17. P. 61-69.

270. The potential to reconstruct Manasi River streamflow in the northern Tien Shan mountains (NW China) / Y. Yuan et al. // Tree-ring res. 2007. Vol. 63, № 2. P. 81-93.

271. Thermokarst as a short-term permafrost disturbance, central Yakutia / A. Brouchkov et al. // Permafrost and Periglacial Proc. 2004. Vol. 15. P. 81-87.

272. Towards a reconstruction of Blue Nile baseflow from Ethiopian tree rings / T.H.G. Wils et al. // The Holocene. 2010. Vol. 20, № 6. P. 837-848.

273. Trajectory shifts in the Arctic and Subarctic freswater cycle / B.J. Peterson et al. // Science. 2006. Vol. 313. P. 1061-1066.

274. Tree-ring reconstructions of precipitation and streamflow for north-western Turkey / U. Akkemik et al. // Int. J. of Climatology. 2008. Vol. 28, № 2. P. 173-183.

275. Tree ring based streamflow reconstruction for the Upper Yellow River over the past 1234 years / X.H. Gou et al. // Chinese Sci. Bulletin. 2010. Vol. 55, № 36. P. 4179-4186.

276. Tree-ring reconstructions of May-June precipitation for western Anatolia / N. Kose et al. // Quaternary Res. 2011. Vol. 75. P. 438-450.

277. Tree Rings and Natural Hazards. A State of the Art / Eds: M. Stoffel et al. Dordrecht; Heidelberg; London; New York: Springer. 2010. 505 p.

278. Trends and uncertainties in Siberian indicators of 20th century warming / J. Esper et al. // Global Change Biology. 2010. Vol. 16. P. 386-398.

279. Trends in recent temperature and radial tree growth spanning 2000 years across northwest Eurasia / K. R. Briffa et al. // Phil. Trans. R. Soc. B. 2008. Vol. 363. P. 2271-2284.

280. Tsukahara H., Kozlowski T. Effect of flooding on Larix leptolepis seedlings // J. Jap. For. Soc. 1984. Vol. 33. P. 333-336.

281. Vann C.D., Megonigal J.P. Productivity responses of Acer rubrum and Taxodium distichum seedlings to elevated C02 and flooding // Environmental Pollution. 2002. Vol. 116. P. 3136.

282. Vitt D.H., Halsey L.A., Zoltai S.C. The changing landscape of Canada's western boreal forest: the current dynamics of permafrost // Can. J. For. Res. 2000. Vol. 30, № 2. P. 283-287.

283. Vreugdenhil S. J., Kramer K., Pelsma T. Effects of flooding duration, -frequency and -depth on the presence of saplings of six woody species in north-west Europe // For. Ecol. Manag. 2006. Vol. 236. P. 47-55.

284. Vulnerability and feedbacks of permafrost to climate change / G. Grosse et al. // EOS. 2011. Vol. 92, № 9. P. 73-74.

285. Walvoord M. A., Strieg R.G. Increased groundwater to stream discharge from permafrost thawing in< the Yukon River basin: Potential impacts on lateral export of carbon and nitrogen // Geoph. Res. Lett. 2007. Vol. 34. L12402, doi:10.1029/2007GL030216.

286. Westing A.H. Formation and function of compression wood in gymnosperms // The Botanical rev. 1965. Vol. 31. P. 381-480.

287. Wigley T.M.L., Briffa K.R., Jones P.D. On the average value of correlated time series, with applications in dendroclimatology and hydrometeorology // J. Clim. Appl. Meteorol. 1984. Vol. 23. P. 201-213.

288. Wise E.K. Tree ring record of streamflow and drought in the upper Snake River // Water Resources Res. 2010.Vol. 46, W11529, doi:10.1029/2010WR009282

289. Wolman M.G., Gerson R. Relative scales of time and effectiveness of climate in watershed geomorphology II Earth Surface Proc. 1978. Vol. 3. P. 189-209.

290. Woo M., Young K. L. High Arctic wetlands: Their occurrence, hydrological characteristics and sustainability // J. of Hydrology. 2006. Vol. 320. P. 432-450.

291. Woodhouse C.A., Lukas J.J. Multy-century tree-ring reconstructions of Colorado streamflow for water resource planning // Climatic Change. 2006. Vol. 78. P. 293-315.

292. Yaday R.R., Bitvinskas T.T. Growth variability of trees in Kamchatka as influenced by volcanic eruptions//Dendrochronologia. 1991. Vol. 9. P. 115-124.

293. Yamaguchi D.K., Filion L., Savage M. Relationship of temperature and light ring formation at subarctic treeline and implications for climate reconstruction // Quaternary Res. 1993. Vol. 39. P. 256-262. '

294. Yanosky T. M.Hydrologic inferences from ring widths of flood-damaged trees, Potomac River, Maryland //Environmental Geology. 1982a. Vol. 4, № 1. P. 43-52.

295. Yanosky T.M. Effects of flooding upon woody vegetation along parts of the Potomac River flood plain // Geol. Surv. Profess. Pap. 1982b. № 1206. P. 1-21.

296. Yanosky T.M. Evidence of floods on the Patomac River from anatomical abnormalities in the wood of flood-plain trees // U.S. Geol. Surv. Profess. Pap. 1983. № 1296. P. 1-42.

297. Yanosky T. M. Documentation of high summer flows on the Potomac River from the wood anatomy of ash trees // Water Resources Bulle. 1984. Vol. 20. P. 241-250.

298. Yanosky T.M, Hansen B.P., Schening M.R. Use of tree rings to investigate the onset of contamination of a shallow aquifer by chlorinated hydrocarbons // J. of Contaminant Hydrology. 2001. Vol. 50. P. 159-173.

299. Zhang T., Osterkamp T.E., Stamnes K. Influence of the depth hoar layer of the seasonal snow cover on the ground thermal regime // Water Resources Res. 1996. Vol. 2, № 7. P. 20752086.

Информация о работе

Агафонов, Леонид Иванович
доктора биологических наук
Екатеринбург, 2011
ВАК 03.02.08

Диссертация

Древесно-кольцевая индикация гидролого-климатических условий в Западной Сибири - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы