Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. ДЛИТЕЛЬНЫЕ ДРЕВЕСНО-КОЛЬЦЕВЫЕ ХРОНОЛОГИИ В ИССЛЕДОВАНИИ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА 14
1.1. Изменения климата 14
1.2. Дендроклиматические исследования в анализе проблем глобального климата 16
1.3. Длительные древесно-кольцевые хронологии и дендроклиматические реконструкции за рубежом 19
1.4. Длительные древесно-кольцевые хронологии и климатические реконструкции Су бар ктики России 29
1.5. Дендроклиматические исследования на Таймыре и Северо-востоке Якутии 36
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 46
2.1. Местоположение сборов дендрохронологического материала 47
2.2. Краткая характеристика природных условий 49
2.3. Метеорологические данные 61
2.4. Особенности сбора живых, отмерших деревьев и полуископаемой древесины для построения тысячелетних древесно-кольцевых хронологий 62
2.5. Первичная обработка дендрохронологического материала 64
2.6. Измерение и датировка 66
2.7. Стандартизация 71
2.8. Построение древес но-кольцевой хронологии 75
2.9. Статистические оценки изменчивости прироста 79
2.10. Спектральный анализ 81
2.11. Выявление климатического сигнала и моделирование взаимосвязи прирост-климат 83
Глава 3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВОЗРАСТНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ПРИРОСТА ДЕРЕВЬЕВ И МЕТОДИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ВЫЯВЛЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ В ДРЕВЕСНО-КОЛЬЦЕВЫХ ХРОНОЛОГИЯХ 85
3.1. Закономерности возрастных изменений прироста деревьев 87
3.2. Возрастная и климатически обусловленная изменчивость прироста деревьев на северной границе леса 100
- Дендроклиматические исследования в анализе проблем глобального климата
- Первичная обработка дендрохронологического материала
- Закономерности возрастных изменений прироста деревьев
Введение к работе
Одна из важнейших задач в исследовании истории климата Земли -выявление и количественная оценка пределов естественных колебаний климата, в первую очередь приземной температуры воздуха. Вследствие недостаточной длины рядов инструментальных наблюдений за климатом используются данные косвенных источников информации. В настоящее время в исследованиях истории климата с помощью косвенных источников информации интенсивно развиваются два направления. Во-первых, это создание сети станций и базы данных по земному шару с длительными рядами измерений (инструментальные данные, годичные кольца деревьев, озерные осадки, ледовые керны, слои роста кораллов и др.) для реконструкции пространственно-временной изменчивости температуры и осадков (Mann et а!., 1998). Во-вторых, сопоставление количественных реконструкций климата с высоким временным разрешением (год, сезон) для отдельных районов, полученных по разным косвенным источникам (BrifTa et al., 1998). Древесно-кольцевые хронологии, среди прочих косвенных источников климатической информации (соотношение изотопов кислорода в ледовых кернах, структура донных отложений и др.), обладают несомненными преимуществами, а именно: 1) позволяют получить длительные (несколько тысячелетии) и календарно датированные во времени ряды с использованием живых деревьев и древесины отмерших и полу ископаемых остатков деревьев; 2) позволяют проводить надежные количественные реконструкции климатических переменных, оказывающих лимитирующее влияние на погодичную изменчивость прироста деревьев. По данным структуры годичных колец такие количественные реконструкции можно осуществлять с высоким временным разрешением (год, сезон, месяц).
В субарктической области Северного полушария, области наиболее чувствительной к изменениям температуры (Будыко и др., 1987), в настоящее время ведущие мировые дендрохронологические лаборатории и группы проводят интенсивные работы по созданию сверхдлительных древесно-кольцевых хронологий. Почти тысячелетние хронологии получены для Аляски и двух районов севера Канады, полуторатысячелетняя хронология получена для севера Скандинавии, тысячелетняя хронология получена для полярного Урала (Шиятов, 1986), трехтысячелетняя для полуострова Ямал (Хантемиров, Сурков, 1996). Создание сверхдлительных древесно-кольцевых хронологий Субарктики Сибири позволило сопоставить изменения температуры в циркумполярной области северного полушария для последних тысячелетий позднего голоцена, как за отдельные годы, так и столетия.
Дендроклиматические реконструкции за несколько тысячелетий позволяют получить надежные данные для прогноза изменений климата в нескольких аспектах: а) оценить значимые длительные (внутривековые, вековые и сверхвековые) и высокочастотные составляющие этих изменений; б) выявить и оценить составляющую изменений естественных прошлых колебаний климата, т.е. за пределами вклада антропогенной компоненты; в) построить модели, описывающие реакцию древесной растительности на изменения климата, и дать количественный прогноз динамики роста при ожидаемых (прогнозируемых) изменениях климата. География длительных древесно-кольцевых хронологий позволяет сравнить пространственно-временные изменения температуры в субарктической области Евразии и континентальной части Сибири.
Научная проблема и актуальность. Работа направлена на решение фундаментальной проблемы - анализ соотношения естественных и антропогенных изменений климата позднего голоцена на севере Евразии на региональном и глобальном уровнях разрешения по реакции прироста древесной растительности на эти изменения. Создание сверхдлительных (несколько тысячелетий) древесно-кольцевых хронологий в ключевых для оценки изменений климата районах Северного полушария имеет в этих исследованиях важнейшее значение. Полученные с их помощью реконструкции позволяют не только выявить и количественно оценить пределы естественных колебаний климата, в первую очередь приземной температуры воздуха, но и использовать их для калибровки (и верификации) других косвенных источников, не имеющих такого высокого временного разрешения (год, сезон), или не позволяющих выполнить погодичное календарно непрерывное датирование.
Цели и задачи работы. Основная цель работы - выявление и количественная оценка пределов естественных колебаний приземной температуры воздуха в позднем голоцене в Субарктике Евразии по приросту годичных колец деревьев. Представляло интерес исследовать закономерности возрастных и климатически обусловленных длительных колебаний радиального прироста деревьев, оценить полученные древесно-кольцевой хронологии, как косвенного источника ретроспективной оценки региональных и глобальных изменений климата. В задачи исследования входило:
Построение длительных (2-тысячелетних) древесно-кольцевых хронологий для севера Средней и Восточной Сибири,
Анализ статистических характеристик изменчивости древесно-кольцевых хронологий, выделение климатического сигнала, получение добротных моделей для количественной реконструкции приземной температуры воздуха.
Сравнительный анализ сопряженности длительных и погодичных изменений летней температуры в субарктических и континентальных районах Сибири, оценка пределов естественных колебаний летней температуры за последние два тысячелетия голоцена, выявление доли антропогенной составляющей в современных изменениях климата, количественная оценка пространственно-временных закономерностей в колебаниях климата позднего гол оце для обширного сектора Северного полушария.
Сопоставление и статистический анализ изменений летней температуры с другими косвенными данными изменения климата северного полушария, оценка глобальной и региональной составляющих в естественных колебаниях температуры воздуха в Субарктике Евразии.
Научная новизна и личный вклад заключается в построении календарно непрерывных древесно-кольцевых хронологий длительностью почти 2500 лет на Восточном Таймыре и в низовье реки Индигирка. На Таймыре получен ряд плавающих хронологий (от 6000 лет до н.э.), обоснованно построение календарно непрерывной 8000-летней древесно-кольцевой хронологии. Впервые установлено, что на верхней границе леса в Субарктике Средней и Восточной Сибири в условиях резко континентального климата ныне живущие деревья лиственницы достигают рекордного для рода Larix возраста - лиственница Гмслнна на Восточном Таймыре до 700 лет и лиственница Каяндера в низовье Инднпіркп до 950 лет. В этих условиях давно отмершие деревья (стволы) лиственницы сохраняются на дневной поверхности в течение более чем 2000 лет, анатомическая структура годичных колец не претерпевает значительных изменений и пригодна доя деидроклиматических исследований. Наиболее старые деревья произрастали в первом и на рубеже первого и второго тысячелетий. Их возраст достигает на Таймыре до 840 лет, а в низовье Индигирки лиственница превышает 1200- летний возрастной рубеж. На древесине лиственницы подтверждено, что дендрохронологическим методом возможна оценка точности радиоуглеродных дат древесины и калибровка методов радиоуглеродного датирования. Реконструкции климатических параметров, определяющих погодинную изменчивость прироста деревьев, дают возможность количественно проанализировать пространственно-временные закономерности в колебаниях климата обширного сектора Северного полушария. Подтверждается высокая информативность полученных древеспо-кольцевых хронологий для ретроспективной оценки изменений климата Северного полушария. Показано, что тысячелетние древесно-кольцевые хронологии могут быть использованы для календарного датирования слоев ледовых кернов. Коррекция календарных дат слоев ледовых кернов выявляет особенности формирования слоев, когда в периоды потеплений климата увеличивается объем отложения твердых осадков на Гренландском щите и усиливается сезонность их отложения. Это согласуется с расчетами климатических моделей - потепление в высоких широтах сопровождается увеличением выпадения осадков. Несомненно, что этот результат работы представляет интерес для коррекции расчетов по прогнозным климатическим моделям, особенно для арктической области Северного полушария.
Обоснованность и достоверность результатов исследования.
Диссертационная работа выполнена на базе современных деидроклиматических методов и с использованием испытанных на практике подходов к сбору и обработке дендрохронологического материала. Работа выполнена в отделе дендроклиматологин и истории лесов Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, который имеет большой опыт как в создании длительных древесно-кольцевых хронологий, так и в выявлении и анализе климатических составляющих изменений роста деревьев. За последние годы создана сеть дендроклиматических станций по всей территории Сибири, что позволило провести пространственно-временную реконструкцию изменений температуры и построить карты аномалий летней температуры для всей субарктической области Сибири с 1610 по 1990 гг. (Ваганов и др., 1996). В районах, где были найдены хорошо сохранившиеся остатки отмерших деревьев и полу ископаемая древесина из аллювиальных отложений, начаты работы по созданию тысячелетних хронологий (Ваганов и др., 1996; Наурзбаев, Ваганов, 1999). Найдены в обилии сохранившиеся остатки отмерших деревьев и в континентальных районах Сибири (вблизи ледников на Алтае и верхней границы леса в Становом нагорье). С помощью аппаратуры денситометрической лаборатории и оригинальных установок для анализа клеточной структуры годичных колец проведены измерения дополнительных к ширине годичных колец характеристик годичных колец, позволяющих получить информацию о внутрисезонных изменениях климатических переменных. Разработаны оригинальные имитационные модели прироста и модели реконструкции изменений температуры и увлажнения в течение сезона роста по характеристикам структуры годичных колец (профилям плотности древесины, размерам клеток, толщине клеточных стенок) (Ваганов и др., 1977, 1996). В отделе имеется весь современный набор экспериментального оборудования для дендроклиматического анализа: автоматические измерители годичных колец (производства
Германии), денситометрическое оборудование (производства
Швейцарии), установка для анализа изображений (производства Германии), автоматизированные приборы для измерения клеточной структуры годичных колец (собственной разработки), специализированные пакеты программ для осуществления количественной реконструкции климатических изменений по данным годичных колец деревьев (стандартные и оригинальные), что позволяет проводить исследования на самом высоком уровне.
Постоянно пополняется созданная дендроклиматическая база данных для Сибири. В базе данных имеется информация по сети (более
400) метеорологических станций для Сибири (месячные и суточные данные) и сети длительных древесно-кольцевых хронологий (135 хронологий по ширине годичных колец, 52 хронологии по плотности древесины, 12 хронологий по данным клеточной структуры годичных колец).
Установлен обмен информацией с Мировым Банком Дендрохронологических Данных (Боулдер, Колорадо, США) и базами данных ведущих дендрохронологических лабораторий (США, Швейцария, Канада, Екатеринбург), с рядом иностранных коллег проводятся совместные работы.
Работа является составной частью Сибирского субарктического дендро климатического проекта и выполняется в рамках интеграционного проекта СО РАН «Изменения климата и природной среды в Сибири в голоцене и плейстоцене в контексте глобальных изменений» и международной Геосферно-Биосферной программы (IGBP) в рамках проекта PAGES (направления: Focus И, PEP II, и Temporal Streem I).
Методы исследования включают как набор традиционных для дендроклиматологии и широко используемыми в ведущих лабораториях мира экспериментальных измерений и статистических подходов (сбор материала, измерение параметров годичных колец на автоматизированных установках, проведение процедуры перекрестного датирования, стандартизация измерений и выделение климатического сигнала, расчет климатических функций отклика регрессионных моделей для реконструкции ведущих климатических факторов, спектральный анализ длительных временных рядов и др.) так и оригинальных методов и компьютерных программ обработки временных рядов (использование автоматизированных систем и систем для анализа изображений для измерений клеточной структуры годичных колец, статистические множественные методы для реконструкции внутри сезонной изменчивости климатических переменных по параметрам структуры годичных колец и др.). Последние являются не только пионерными, но и определяют приоритеты отдела дендроклиматологии и истории лесов ИЛ СО РАН в мировой дендроклиматической науке.
Защищаемые положения.
Тысячелетние древесно-кольцевые хронологии севера Евразии четко выявляют длительные колебания глобального климата планеты (средневековое потепление, малый ледниковый период, современное потепление);
Как прошлые, так и текущие изменения температуры на севере
Евразии характеризуются пространственной неоднородностью — разной величиной колебаний температуры в разных секторах субарктической области;
Современное потепление, начавшееся в середине XIX века, по амплитуде увеличения температуры не превысило пока уровня средневекового потепления;
Разные косвенные источники изменений температуры в субарктических широтах показывают совпадающие результаты в реконструкции сверхвековых колебаний температуры;
Характер изменения температуры в высоких широтах Евразии, выявленный по тысячелетним древесно-кольцевым хронологиям, не совпадает с таковым, полученным для всего Северного полушария: изменения температуры по дендроклиматическим данным не выявляют необычно резкого повышения температуры в последние 40 лет в этой области Субарктики.
Практическое значение. Результаты работы и полученные дрсвесно-кольцевые хронологии позволяют точно датировать (календарный год, сезон) образцы древесины, собранные на обширной территории Субарктики в археологических, этнографических и иных исследованиях истории позднего голоцена. Дендрокл им этические реконструкции позволяют проводить сравнение и калибровку иных косвенных источников климатической информации обладающих меньшим временным разрешением и (или) меньшим уровнем разрешения в количественной оценке прошлых и современных изменений климата и соответственно - пространственную оценку естественных и антропогенных компонент современных изменений климата регионального и глобального уровня разрешения за последние 2000 лет. Количественные реконструкции климата позднего голоцена, адекватность и добротность которых подтверждена на независимом материале, представляют еіссомнєнньій интерес для специалистов в области экологического мошггорпнга, климатологии и палеоклиматологии.
Апробация работы. Основные результаты и положения работы были представлены и обсуждались на научных конференциях и рабочих совещаниях:
10-ти международных; «Workshop on spitial-temporal dtmentions of high-latitude ecosystem change (the Siberian IGBP transect)», Krasnoayarsk, Russia, 1998; «"Larix-98'* IUFRO Interdivisional Symposium», Krasnoyarsk, Russia 1998; «IBFRA'98», Norway, Oslo, 1999; «IGARSS'99», Hamburg, Germany, 1999; International Conference on «Dendrochronology for the Third Millennium», Mendoza, Argentina, 2000; International Conference «Tree Ring and People», Davos, Swiss, 2001; International Conference «The role of permafrost ecosystems in global climate change», Yakutsk, Russia, 2001; «The second international conference on sustainable agriculture for food, energy and industry», China, 2002; Второй международной конференции «Окружающая среда и экология Сибири Дальнего Востока и Арктики», Томск, Россия, 2003; «Всемирная конференция по изменению климата», Москва, Россия, 2003.
7-ми Всероссийских: Второй всероссийской конференции «Проблемы региональной экологии», Томск, 2000; Всероссийском совещании «Реакция растений на глобальные и региональные изменения природной среды», Иркутск, 2000; Всероссийской конференции «Средообразующая роль бореальных лесов: локальный, региональный и глобальный уровни», Красноярск, 2002; «XIV Российской конференции по использованию синхротронного излучения (СИ-2002)», Новосибирск, 2002; Всероссийском совещании «Дендрохронология: Достижения и Перспективы», Красноярск, 2003; Всероссийская конференция «Структурно-функциональная организация и динамика лесов», Красноярск, 2004.
Публикации. Основное содержание и защищаемые положения отражены в 53-х публикациях, втом числе 29 статей в научных изданиях, из них: 16 статей в журналах, рекомендованных ВАК для опубликования результатов докторских диссертаций, и 5 статей в зарубежных.
На различных этапах работы частичная финансовая поддержка осуществлялась РФФИ (гранты 96-04-48258, 99-05-64182, 01-05-64234, 02-04-49938,02-05-65119) и интеграционными проектами СО РАН (Ж74 и №121).
Дендроклиматические исследования в анализе проблем глобального климата
Анализ как прямых, так и косвенных источников климатической информации показывает, что скорость и амплитуда текущего потепления не имеет аналогов на протяжении последних столетий, что, по мнению авторов, является достаточным основанием для суждения о значимости антропогенной компоненты в современных изменениях климата (Briffa et. al., 1996; Overpeck et. al., 1997; Mann et. al., 1998; Bradley, 2000). Реальным инструментом оценки антропогенной составляющей в современных изменениях климата, в частности в изменениях приземной температуры воздуха, является выявление естественных (природных) колебаний температуры в доиндустриальном прошлом на протяжении веков и тысячелетий. Такие косвенные источники сведений об изменениях климата, как древесно-кольцевые хронологии, ледовые колонки, слои осадконакопления, обладают высоким временным разрешением и охватывают интервалы времени от года до сотен тысяч лет (Bradley» 1999). По мере накопления палеоклиматических данных появляется реальная возможность их сравнительного анализа и выявления изменений глобального характера, охватывающих значительные территории земного шара (Ваганов и др., 1996). Согласно палеоклиматическим данным в прошлом климат Земли претерпевал значительные изменения, по косвенным источникам климатической информации (слои годичного прироста деревьев, сталагмитов, донных озерных и океанических осадков, изотопный состав элементов в кернах ледников и пр.). Наиболее изучена история климата голоцена. Результаты свидетельствуют, что глобальном потеплении климата в период т.н. «климатического оптимума голоцена», глобальная приземная температура этого периода по разным источникам превышала на 3-4 0 современное потепление (XX век н.э.) (Борзенкова, 1988; Bradley, 1999; Наурзбаев, Сидорова, Ваганов, 2003). В позднем голоцене ближайшие исторические аналоги современного потепления климата — это потепление на рубеже ХШ-го и XlV-ro в. и средневековое потепление в период с Х-го по ХИ-й в. (Lamb, 1977; Bradley, 2000; Naurzbaev, Vaganov, 2000). Есть доказательства, что средневековое потепление не было повсеместным и по амплитуде не превосходило текущее (Hughes, Diaz, 1994; Mann et al., 1998). Тем не менее, доказательства о необычности современного потепления климата имеют и весомые контраргументы (Кондратьев, Демирчян, 2002). Ряд авторов, согласно палеоклиматическим источникам, оценивают средневековое потепление близким к потеплению в 30-40-е годы XX века (Dahl-Jensen et. al., 1998; Naurzbaev, Vaganov, 2000; Esper et. ah, 2002). Усилиями нескольких дендрохронологических лабораторий в субарктической области Евразии создана сеть дендроклиматических станций с пространственным разрешением 200-300 км долготной сети от 70 до 160 восточной долготы Субактики Сибири. Древесно-кольцсвые хронологии сети станций позволили провести пространственно-временную реконструкцию изменений летней температуры воздуха в циркумполярной области Северного полушария за последние 400 лет (Ваганов и др., 1996). Одновременно собирался материал (стволы отмерших деревьев, полуископаемая древесина), позволивший получить древесно-кольцевые хронологии за значительно более длительные периоды - несколько тысячелетий для нескольких ключевых районов севера Евразии (Shiyatov, 1993; Хантемиров, 1999; Brifra et al., 2000; Naurzbaev, Vaganov, 2000; Сидорова, Наурзбаев, 2002; Esper et al., 2002). Этот материал позволяет более детально проанализировать изменчивость прироста деревьев и температуры, сравнив XX век и средневековье, а также дать количественные оценки изменений климата позднего голоцена и отдельных периодов всего голоцена на севере Евразии, что и стало предметом данной работы.
В настоящее время в исследованиях прошлых колебаний условии среды и климата, которые являются базой для оценки естественных и антропогенных составляющих, обозначились тенденции все большего использования наряду с прямыми данными косвенных источников информации. В рамках Проекта прошлых глобальных изменений Среды (PAGES) - Международной Геосфсрпо-Биосферной Программы (IGBP) определены два приоритетных направления (Hughes, 1995):
Temporal stream I - прямые и косвенные данные о глобальных изменениях на планете с высоким (год, сезон) временным разрешением за последние 2 тысячелетия.
Temporal stream II - данные о глобальных изменениях за несколько сот тысячелетий с низким (сотни, тысячи лет) временным разрешением. Среди различных косвенных источников изменения климата длительные древесно-кольцевые хронологии обладают рядом особенностей (Hughes, 1995). Во-первых, это надежная временная "привязка", которая обеспечивается перекрестным датированием. К сожалению не все из имеющихся косвенных источников такого же разрешения могут обеспечить перекрестное датирование. Во- вторых, это высокое разрешение во времени - год, а с использованием структур годичных колец - сезон, месяц, что приближает данные годичных колец к инструментальным климатическим данным. В-третьих, это возможность количественной реконструкции климатических переменных по годичным кольцам; возможность построить надежные статистические модели, их откалибровать на инструментальных климатических данных и затем верифицировать. Наконец, сохранившаяся древесина отмерших деревьев позволяет получить хронологии на весь период голоцена. Используя данные изменчивости годичных колец, возможно, ответить на следующие вопросы:
1) Каков вклад антропогенной составляющей в современных изменениях климата (потепление, обусловленное выбросом тепличных газов в атмосферу), и существенен ли он на фоне естественных факторов изменения климата?
2) Может ли скорость увеличения температуры в современный период рассматриваться как беспрецедентная, не имеющая аналогов в прошлом?
Первичная обработка дендрохронологического материала
Начальный этап обработки кернов древесины состоит в устранении скученности, путем размягчения древесины при помощи струи пара, в течение 5-10 мин. (Методы дендрохронологии, 2000). Затем размягченные образцы наклеивают на деревянную основу. Для фиксации образцы перематывают липкой лентой или ниткой до полного высыхания клея. Обычно первичная обработка денрохронологического материала (кернов и дисков) включает:
1) закрепление кернов на керподержателе;
2) обработку дисков ленточной шлифовальной машиной до получения горизонтальной поверхности поперечного среза;
3) зачистка лезвием радиуса (радиусов) измерений;
4) заполнение полостей трахеид мелом (зубная паста) для поднятия контрастности видимых на поперечном срезе клеточных стенок (Фильрозе, Гладушко, 1986).
Подготовленный радиус на всем протяжении имеет видимое (при увеличении в 30-60 раз) до "клетки" разрешение. В работе с дисками, при измерениях и перекрестном датировании, мы использовали всю поверхность поперечного среза, что положительно отразилось на статистических показателях индивидуальных серий. Для моделей с двумя и более радиусами измерений произведено усреднение абсолютных значений погодинного радиального прироста (Methods of dendrochronology, 1990).
Большей частью обработанного для этой работы материала являются спилы деревьев и небольшое количество кернов. В первую очередь для последующего выполнения работ производился визуальный отбор собранных образцов. Даже при первом осмотре в полевых условиях бывает не видно гнилевых поражений древесины, и только при повторном лабораторном отборе это выявляется. Спилы древесины предварительно шлифуются ленточной шлифовальной машиной, за исключением полуисконаемой древесины, в большинстве случаев ее поверхность подрезается сменными хирургическими лезвиями №22. После этого для поперечных спилов деревьев предварительно выбирают наиболее длинные радиальные направления. Чаще всего мы выбирали один или два радиуса, вдоль которых проводили прямую или ломанную линию в направлении от сердцевинного кольца до внешней поверхности спила, избегая при этом те участки, где имеются заросшие сучки, гнили, реактивная и раневая древесина. У поперечных спилов, содержащих много пустот и гнилей (чаще всего это полуископаемая древесина) иногда невозможно выбрать прямые направления. Поэтому приходится проводить извилистые кривые, внося поправки в результаты замеров в связи с неравномерной шириной кольца по окружности ствола. Полуископаемая древесина - уникальный и достаточно сложный материал. Однако если встречаются образцы с различного рода нарушениями в строении годичных колец, то такие образцы лучше отбраковывать.
Так как материал собран в районах с пессимальными условиями роста деревьев, то следовало ожидать, что на спилах есть зоны с большим числом очень мелких и выпадающих колец. В этом случае мы использовали дополнительные направления в пределах этой зоны, удаленных на различном расстоянии от основных радиальных направлений. После выбора радиальных направлений обрабатываемую часть спила смачивают водой. Для полу ископаемой древесины эта процедура не всегда применима, так как большая часть деревьев, с которых были получены спилы, находились в воде или иле, и, следовательно, не нуждаются в дополнительном размачивании. Далее поверхность образцов подрезается скальпелем со сменными лезвиями или держателем с бритвенными лезвиями по выбранным радиальным направлениям (Методы дендрохронологии, 2000). При обработке полуископаемой древесины возникает проблема частой смены лезвий, так как даже после предварительной зачистки на торцевой части образца все же остаются мелкие частички песка и ила.
После проведения всех этих процедур спилы и керны древесины готовы к измерениям. Подготовленный радиус на всем протяжении имеет видимое (при увеличении в 30-60 раз) до "клетки" разрешение.
Закономерности возрастных изменений прироста деревьев
Для анализа пространственных закономерностей возрастных кривых радиального прироста, мы отобрали два трансекта на территории Средней Сибири: широтный (Рис. 3.1а) и высотный (Рис. 3.16) Как тот, так и другой характеризуются четко выраженным градиентом температур. Проанализируем изменения параметров модели аппроксимации возрастного тренда в зависимости от широты места произрастания деревьев, что также связано с летней и среднегодовой температурой воздуха. Чтобы определить, существуют ли общие особенности возрастных изменений в росте деревьев лиственницы, применимые к реконструкции климата с использованием параметров RCS в оценке изменений климата в масштабах столетий и тысячелетий.
Хронологии
Для меридионального трансекта образцы лиственницы были собраны на 34 участках, расположенных от 72 30 до 56 05 с.ш. широтного трансекта Средней Сибири (Енисейский меридиан) (Рис. 3.1.)- Участки сборов распределены с Севера на Юг = лесотундровая зона, северная, средняя и южная тайга. На каждом участке, образцы в количестве 15-25 деревьев, отобраны в доминирующих типах леса. Число деревьев и их распределения по возрасту, а также как местоположение участков приведено в таблице 3.1а. Точно так же образцы были собраны на 23 участках вертикального трансекта в Туве, и одного участка из Монголии (Рис. 3.1а,б, Табл. 3.1.6) по высотному профилю от 1120 по 2350 метром над уровнем моря. Все образцы были перекрестно датированы и ширина древесных колец измерена с помощью полуавтоматической установки LINTAB (Rinn, 1996). Чтобы получить среднюю возрастную кривую для каждого участка, ширина годичных колец деревьев была усреднена согласно камбиального возраста. Оказалось, что возрастные тренды наилучшим образом описывает негативная экспонента вида Подобного рода экспоненциальные кривые рекомендованы для удаления возрастного тренда при традиционном методе стандартизации (Fritts et а!., 1963; Hughes et al., 1982; Cook, Kairiukstis, 1990). Расчеты формы возрастной кривой выполнены для всех дендроклиматических станций. На рисунке 3.2. приведены примеры аппроксимации возрасных ss трендов согласно формулы (ЗЛ). Из рисунка видно, что значение константы /л/т характеризует стабильность прироста деревьев при достижении определенного возраста» а значение Ід прирост деревьев в возрасте примерно 50 лет. Расчеты формы возрастных кривых выполнены для всех участков. На рисунке 3.2. приведены примеры аппроксимации возрастных трендов для двух местообитаний различных по условиям произрастания (нижняя кривая - лесотундра 72? с.ш. и верхняя кривая - средняя тайга 56? с.ш.). Значение константы 1Лцу характеризует стабильность прироста деревьев при достижении определенного возраста, а значение 10 - средний прирост деревьев в начальный период роста. Обе кривые хорошо аппроксимируются уравнением 3.1, однако, параметры уравнения существенно отличаются. На рисунке 3.3а показана зависимость константы от широты произрастания деревьев, отчетливо видно, что зависимость прироста от широты линейна (R=0.83, р 0.001).
