Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Влияние климатических факторов на радиальный рост древесных растений в условиях недостаточного увлажнения (состояние вопроса) 9
1.1 Ранний этап изучения древесных колец 11
1.2 Современные зарубежные дендроклиматические исследования в регионах с семиаридным и аридным климатом 11
1.3 Дендроклиматические исследования в лесостепной и степной зонах на территории России 19
Глава 2. Природно-климатические условия района исследования 22
2.1 Физико-географическое положение и рельеф 22
2.2 Гидрография 23
2.3 Растительность и почвы 24
2.4 Климат - общая характеристика 25
2.5 Пространственная неоднородность климата в пределах района исследования 29
Глава 3. Материалы и методы 32
3.1 Сбор полевого материала 33
3.2 Камеральная обработка образцов 34
3.3 Денситометрические методы анализа 35
3.4 Процедура стандартизации 37
3.5 Оценка статистических характеристик хронологий 41
3.6. Методы дендроклиматического анализа 43
Глава 4. Анализ обобщенных древесно-кольцевых хронологий 45
4.1 Длительность хронологий 45
4.2 Автокорреляция 1-го порядка 46
4.3 Чувствительность древесно-кольцевых хронологий 47
4.4 Соотношение сигнал/шум 48
4.5 Корреляция хронологий между собой 49
4.6 Выпадающие годичные кольца 51
Глава 5. Влияние климатических факторов на радиальный прирост сосны обыкновенной в лесостепной и степной зонах Южного Урала 54
5.1 Влияние климатических условий на величину ранней древесины 55
5.2 Влияние климатических условий на величину поздней древесины 62
5.3 Влияние климатических условий на ширину годичного кольца 70
5.4 Отклик радиального прироста на комплексные гидротермические показатели 77
5.4.1 Гидротермические индексы 77
5.4.2 Индекс Иванова 82
5.4.3 Дефицит влажности воздуха 85
Глава 6. Современные изменения климата в лесостепной и степной зонах Южного Урала 90
6.1 Динамика осадков 90
6.2 Динамика температуры воздуха 96
Глава 7. Динамика отклика радиального прироста сосны обыкновенной в лесостепной и степной зонах Южного Урала в связи с современными изменениями климата 101
Выводы 106
Список литературы 107
- Современные зарубежные дендроклиматические исследования в регионах с семиаридным и аридным климатом
- Влияние климатических условий на величину ранней древесины
- Гидротермические индексы
- Динамика температуры воздуха
Введение к работе
Актуальность темы. Изменения глобального климата стали общепризнанным фактом. Они наблюдаются во всех природных зонах и фиксируются практически всеми компонентами экосистем (Изменения климата..., 2003). Значительные изменения увлажненности, согласно принципу лимитирующих факторов и концепции экологической амплитуды, будут наиболее выражены в зонах контактов тех экосистем, которые существуют в условиях экстремального увлажнения. К таким условиям относится зона контакта леса и степи (Агафонов, Кукарских, 2008).
Древесная растительность является надежным индикатором изменений природной среды и климата. Особенно широко в дендроэкологических исследованиях используется метод древесно-кольцевого анализа, который позволяет оценивать реакцию радиального прироста деревьев на изменения основных климатических переменных - температуру воздуха и осадки. Детальные дендрохронологические исследования влияния климатических факторов на рост и распространение древесных растений проводились в районах, где прирост определяется действием одного климатического параметра. Это влияние температуры в высокогорных и полярных регионах (Шиятов, 1986; Ваганов и др., 1996; BritTa et al., 2002) и количества осадков -для семиаридных и аридных территорий (Андреев и др., 1999; Валендик и др., 1993; LaMarche, 1974; Grissino-Mayer, 1996; Villalba et al., 1998; Cleaveland et al., 2003; Sauchyn et al., 2003). Район лесостепи Южного Урала недостаточно исследован в плане изучения реакции радиального прироста древесных растений на климатические факторы. Представленная работа направлена на получение новых данных о влиянии климата на рост древесных видов в засушливых условиях.
Цель работы - изучить влияние климатических факторов на радиальный прирост сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в лесостепной и степной зонах Южного Урала.
Задачи исследования:
-
Построить обобщённые древесно-кольцевые хронологии (ДКХ) по ширине годичных колец, а также по ширине ранней и поздней древесины, плотности древесины сосны обыкновенной, произрастающей на Южном Урале в широтном градиенте.
-
Провести анализ связей радиального прироста с основными климатическими переменными (температура воздуха и количество осадков) и выявить гидротермический показатель, который отражает комплексное влияние соотношения тепла и влаги на радиальный прирост.
3. Проанализировать пространственную и временную динамику отклика
радиального прироста деревьев на изменяющиеся в широтном градиенте
климатические условия.
Защищаемые положения:
-
На территории лесостепной и степной зон Южного Урала изменчивость радиального прироста деревьев определяется гидротермическими условиями текущего вегетационного сезона и предшествующего ему холодного периода.
-
В градиенте климатических условий лесостепной и степной зон наблюдаются направленные изменения отклика радиального прироста на климат.
-
В градиенте климатических условий параметры радиального прироста (ширина ранней и поздней древесины, ширина годичного кольца) по-разному откликаются на изменение климата.
-
В связи со сложностью влияния климатических переменных на радиальный прирост деревьев в условиях семиаридного климата имеется необходимость поиска комплексных показателей, характеризующих связь прироста с климатом.
Научная новизна и теоретическая значимость результатов исследования.
Впервые для лесостепной и степной зон Южного Урала проведены крупномасштабные дендроклиматические исследования реликтовых сосновых островных боров. Показана специфичность влияния основных климатических переменных и комплексных гидротермических показателей на различные параметры прироста сосны в условиях недостаточного увлажнения. Проведена оценка влияния климатических условий на радиальный прирост сосны обыкновенной в градиенте климатических условий. Проанализирована изменчивость отклика параметров радиального прироста деревьев (ширина ранней древесины (ШРД), ширина поздней древесины (ШПД), ширина годичного кольца (ШГК), плотность древесины) на климатические переменные в связи с современными изменениями климата.
Практическая значимость. Полученные связи радиального прироста с климатическими параметрами могут быть использованы в построении климатических реконструкций и прогностических моделей. Древесно-кольцевые хронологии могут быть использованы историками с целью датировки исторической древесины. Материалы диссертационной работы включены в программу курса лекций «Дендрохронология» Уральского государственного лесотехнического университета.
Личный вклад соискателя. Автором выполнена работа по сбору полевого материала в течение 7 лет на территории Челябинской и Оренбургской областей. Обработка, датировка, анализ и обобщение полученных результатов проведены автором лично.
Апробация работы. Результаты исследований выносились на обсуждение на 6-ти молодежных конференциях: «Биота горных территорий» (Екатеринбург, 2002); «Экологические механизмы динамики и устойчивости биоты» (Екатеринбург, 2004); «Экология: от генов до экосистем» (Екатеринбург. 2005); «Экология в меняющемся мире» (Екатеринбург, 2006); «Демидовские чтения на Урале» (Екатеринбург, 2006); «Экология: от Арктики до Антарктики» (Екатеринбург, 2007), на Международной
конференции «Влияние изменений климата на бореальные и умеренные леса» (Екатеринбург, 2006) и Русско-Британском симпозиуме «Изменение климата, отклик прироста древесных растений и реконструкция климата» (Красноярск, 2006).
Публикации. Основное содержание и защищаемые положения отражены в 9 работах, в том числе в 1 статье в журнале, включенном в перечень научных изданий ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов, списка литературы. Работа изложена на 120 страницах, содержит 25 таблиц и 27 рисунков. Список литературы включает 133 источника, в числе которых 82 на иностранном языке.
Современные зарубежные дендроклиматические исследования в регионах с семиаридным и аридным климатом
Ученик Дугласа Э. Шульман продолжил разработку методики дендроклиматического анализа, исследовал связи прироста сосны остистой (Pimis aristata) и показал, что основным лимитирующим рост фактором в данном районе является количество осадков, что позволило ему получить реконструкции сухих и влажных периодов роста деревьев (Schulman, 1956). М. Шульман и Д. Брисон (Shulman, Bryson, 1965) установили, что в условиях переходной зоны между лесом и степью (штат Висконсин, США) наибольшее влияние на прирост лиственных (вяз, ясень, дуб белый, дуб чёрный) и хвойных (лиственница) пород оказывают количество осадков и уровень водного стресса. На востоке Северной Америки Лайн (Lyon, 1940), используя регрессионный анализ, проанализировал связь ширины годичных колец с осадками и показал значимое влияние осадков за июнь-август на радиальный прирост деревьев на данной территории.
Фритте с соавт. (Fritts et al., 1965) на основе анализа полуторатысячелетней хронологии по лжетсуге {Pseudotsuga menziesii) установили связь прироста с осадками и температурой с марта по май, а также осадками осенних месяцев (августа — ноября) и метеоусловиями предыдущего сезона роста. Авторы показали, что с 512 по 1673 гг. в районе Меза Верде, Колорадо наблюдалось десять засушливых периодов, характеризовавшихся значительными понижениями радиального прироста деревьев.
Для территории канадских Скалистых гор были получены результаты тесной связи радиального прироста лжетсуги {Pseudotsuga menziesii) с суммами осадков с июня прошлого по май текущего года, с июня прошлого по июнь текущего и с августа прошлого по июль текущего года (эти переменные объясняли до 60% дисперсии). На основе полученных данных были построены 500-летние реконструкции. Анализ пространственной динамики полученных реконструкций позволил установить, что определяющую роль в длительных циклах увлажнения играют циркуляционные процессы в атмосфере (Watson, Luckman, 2001).
Для Нью Мексико (США) получена 2129-летняя -реконструкция годовой (с июля прошлого по июнь текущего года) суммы осадков с использованием хронологий лжетсуги (Pseudotsuga menziesii) и сосны желтой (Pinus ponderosa). Было выделено несколько засушливых и влажных периодов и показано их соответствие с данными, полученным археологическими, палинологическими и стратиграфическими методами (Grissino-Mayer, 1996).
Опыт комплексного исследования длительных климатических изменений в горах Сьерра Невада с использованием дендроклиматических, экологических и геоморфологических источников представили Л. Грамлих и А. Ллойд (Graumlich, Lloyd, 1996). Ими было выявлено за последние 4000 лет несколько длительных и суровых засух, длившихся по несколько десятилетий, которые нашли отражение как в приросте деревьев, так и в колебаниях уровней озер и в геоморфологических структурах.
Для северной части Великих Равнин США было установлено наличие сильных корреляционных связей прироста сосны скрученной {Pinus contortd) с количеством осадков вегетационного периода и периода с августа предшествующего по июль текущего года (г=0,51 и 0,45 соответственно). Реконструкция осадков на основе построенной хронологии показала увеличение частоты засух в регионе в XX веке (Sauchyn et al., 2003).
Хьюс и Фанхаусер (Hughes, Funkhouser, 1998), используя ранее полученные данные Ла Марша (LaMarche, 1974) о влиянии годового количества осадков (июль предыдущего - июнь текущего года) на прирост сосны остистой, с помощью метода главных компонент построили тысячелетнюю реконструкцию количества осадков для Запада США.
Изучая отклик плотности древесины на климатические переменные в условиях недостаточного увлажнения Кливленд (Cleaveland, 1986) показал, что практически все характеристики плотности положительно связаны с количеством осадков и отрицательно с температурой. Отклики плотности ранней древесины и средней плотности кольца очень схожи между собой, в то время как плотность поздней- древесины проявляет статистически v достоверную связь с меньшим набором переменных. Было показано влияние водного стресса на плотность древесины, связанное с торможением процессов деления и растяжения клеток. На основе древесно-кольцевых хронологий по лиственным и хвойным видам деревьев для разных регионов США были построены вековые и тысячелетние реконструкции засух, индекса сухости Палмера (PDSI) и индекса гидрологической засухи Палмера (PHDI) (Cleaveland, Stahle, 1996; Cook et al., 1992; Drought reconstructions..., 1999; Huges, Brown, 1992; Michaelsen et al., 1987; Stahle et al., 1988; George, Nielsen, 2002; Tree-ring reconstructed..., 2007; Woodhouse, Overpeck, 1998).
Для района Канадских Кордильер Уотсон и Лакман (Watson, Luckman, 2001, 2002, 2004) получили осадкочувствительные древесно-кольцевые хронологии по ширине ранней и поздней древесины, на основе которых выполнили ряд сверхвековых реконструкций регионального увлажнения. Более чем 500-летняя реконструкция осадков позволила выявить ряд сменявших друг друга сухих и влажных периодов и идентифицировать их для других регионов (штаты Вашингтон и Айдахо, США). Было установлено, что синхронность низкочастотной составляющей осадков в этом регионе определяется особенностью циркуляционных процессов в атмосфере.
Достаточно подробно изучено влияние климатических факторов на радиальный прирост деревьев в условиях недостаточного увлажнения на территории Южной Америки.
Ла Марш (LaMarche, 1975) построил модель реконструкции осадков до 1010 г. до н.э., на основе 32-х хронологий по чилийской сосне и кедру. Методом анализа главных компонент были построены реконструкции увлажнения для полупустынных территорий Северной Патогонии в восточных Андах за последние 400 лет.
Виллалба с соавт. (Tree-ring based reconstruction..., 1998) получили длительные (400 лет) реконструкции сезонных и среднегодовых осадков для северной Патагонии, используя сеть древесно-кольцевых хронологий по кедру {Aiistrocedras chilensis). Реконструкцишосадков за периоды с ноября по декабрь, с октября по март и с марта по февраль (годовая сумма) позволили установить, что в Патагонии наиболее экстремальные и длительные периоды пониженной и повышенной- влажности приходились на двадцатый век. Авторы связывают увеличение изменчивости осадков в течение 20 века с усилением циркуляционных взаимодействий между средними и высокими широтами Южного полушария.
Для северо-восточных и западных районов Мексики Кливленд с соавт. (Tree-ring reconstructed..., 2003; Winter-spring precipitation..., 2007) на основе сильных статистических связей ширины ранней древесины лжетсуги (Pseudotsuga menziesii) с количеством осадков за зимне-весенний период построили 350 и 600-летние реконструкции осадков с января по июнь и с декабря по апрель. Авторами показано, что ширина поздней древесины равно как и общая ширина годичного кольца содержат слабый климатический сигнал. Гонзалес-Элезондо с соавт. (Gonzalez-Elizondo et al., 2003) показали схожий отклик той же древесной породы на территории Западной части гор Сиерра Мадре. В работах подчёркивается сильное влияние ENSO (El Nino-Southern Oscillation) (Южное колебание Эль-Ниньо) на количество осадков и соответственно на радиальный прирост деревьев в исследуемом регионе.
Тессир с соавт. (Tessier et al., 1994) проанализировали климатический отклик прироста нескольких видов дуба, произрастающих на юге, севере и западе средиземноморского региона. Общим для всех 72 популяций является положительный отклик на осадки мая-августа и отрицательный на температуры июня-июля.
Тучану с соавт. (Preliminary reconstructions of..., 2003), используя высокочувствительные хронологии по четырём видам хвойных деревьев, удалось построить надёжные реконструкции количества осадков вегетационного периода, (май-июнь). В более поздней работе теми же авторами реконструирован стандартизированный индекс увлажнения-(SPI) с- -мая по июль за 750 лет для большей части территории Турции: На основе реконструкции были выделены периоды с наибольшей частотой проявления засух (Standardized precipitation index..., 2005). Аккемик с соавт. (Akkemik et al., 2005) показали, что радиальный прирост дуба на западном Черноморском побережье Турции главным образом определяется осадками марта-июня (г=0,59), и, несмотря на низкую чувствительность хронологии (0,14), построили 350-летнюю реконструкцию увлажнения территории. В более поздней работе была построена реконструкция количества выпадающих осадков и величины речного стока с использованием ДКХ по хвойным видам (сосна и ель) (Akkemik et al., 2008).
Григсом с соавт. (A regional high-frequency reconstruction..., 2007) на основе положительной связи прироста нескольких видов дуба с суммой осадков май-июня (г=40) была построена высокочастотная 900-летняя реконструкция осадков для северо-западной части Турции и северовосточной части Греции.
Николт с соавт. (Mediterranean drought fluctuation..., 2008), используя сеть ДКХ по ширине годичных колец, ширине поздней древесины и максимальной плотности годичных колец, реконструировали индекс сухости Палмера (PDSI) для бассейна Средиземного моря за период с 1350 по 2000 гг. В работе представлены пространственно-временные изменения увлажнённости исследуемого района.
Влияние климатических условий на величину ранней древесины
Подзона южной лесостепи. Для всех хронологий, расположенных в районе южной лесостепи (1, 2, 3), выявлена положительная связь с осадками и отрицательная связь с температурами воздуха мая и июня. Высокие значимые коэффициенты корреляции свидетельствуют о сильном влиянии обоих факторов на прирост ранней древесины (рис 5.1). Корреляция с количеством осадков отдельных месяцев достигает 0,53 (июнь, хронология 2), а с температурами воздуха - 0,62 (май, хронология 3). Влияние высоких положительных температур мая - июня на рост ранней древесины связано с увеличением эвапотранспирации и дефицита влаги в почве, что в свою очередь приводит к замедлению процессов роста клеток ксилемы (Антонова, 1999). Для тест-полигонов 1 и 2 характерна положительная связь прироста ранней древесины с осадками и отрицательная с температурами сентября предшествующего года, что, вероятно, связано с процессом накопления влаги в почве, в осенний период. Осенью при высоких температурах воздуха на фоне малого количества выпадающих осадков происходит интенсивное расходование почвенной влаги за счёт испарения и транспирации . В результате этого- на следующий вегетационный сезон растения не могут компенсировать дефицит влаги,, вызванный высокими температурами и малым количеством осадков, за счёт запасов воды в почве. Так, влияние сильной засухи в 1975 г. было усугублено тем, что осенью 1974 г. в сентябре октябре выпало осадков на 40% меньше нормы, а температура воздуха была выше нормы на 70%.
На прирост ранней древесины на тест-полигоне 3 отрицательное влияние оказывают температуры сентября предшествующего года, в то время как связи с осадками этого месяца обнаружено не было.
Доля изменчивости ранней древесины, обусловленная температурой воздуха, больше по сравнению с долей, обусловленной осадками, и составляет 0,39-0,54 (табл. 5.1).
Наибольшие отличия во влиянии температуры воздуха и осадков на прирост ранней древесины наблюдается у хронологии 3. Так, температурой объясняется до 54% дисперсии, а осадками — лишь 32%. Это может быть обусловлено тем, что тест-полигон расположен в островном бору на горе Змеиная. Более высокое положение (абсолютная отметка местности 423 м н.у.м, превышение над сопредельной равниной 120 м) на фоне общей выравненное ландшафта создаёт эффект выпадения «осадков предвосхождения» (Алисов, Полтараус 1962), что приводит к улучшению влагообеспеченности данного участка. Вследствие этого происходит ослабление лимитирующего влияния осадков и увеличение влияния температуры на процессы роста.
Подзона северной степи. Отклик прироста ранней древесины в степной-зоне (подзоне ковыльно-разнотравных северных степей (Особо охраняемые природные..., 2006)) в целом схож с откликом деревьев из лесостепной зоны (рис. 5.2).
Основными факторами, определяющими прирост (как и в подзоне южной лесостепи), являются температуры воздуха и количество выпадающих осадков в начале периода вегетации.
Среднемесячные температуры сентября предшествующего года оказывают отрицательное влияние на величину прироста ранней древесины в текущем году (хронологии 4, 5, 6 (рис. 5.2)).
Для хронологии 4 обнаружено наличие значимой отрицательной связи прироста с осадками декабря, а для тест-полигона 5 - положительная связь с температурами марта. Корреляция прироста с температурой мая достигает 0,71, что, вероятно, связано с более ранним, по сравнению с другими участками, началом роста ранней древесины в пределах этого тест-полигона.
Отклик хронологий подзоны северной степи (4, 5, 6) характеризуется более сильным влиянием температуры воздуха на прирост ранней древесины по сравнению с влиянием количества осадков (табл. 5.2). Для хронологии 5 доля дисперсии, объясняемой температурами, составляет 62%, а осадками — только 30%.
Отклик хронологии 6 на количество осадков более слабый (R2=0,28) по сравнению с откликом хронологий 4 и 5 (R2=0,32 и 0,30 соответственно), что, вероятно, может быть объяснено большей площадью лесного массива и мощностью почв, на которых произрастает данный массив. Это позволяет продлевать период роста клеток в условиях засухи за счёт запасённой в почве влаги.
Резюмируя вышесказанное, следует отметить, что рост ранней древесины в подзонах южной лесостепи и северной степи определяется одним набором климатических переменных (температурами воздуха и осадками мая-июня текущего сезона роста и условиями сентября предшествующего года). Основное лимитирующее влияние на рост ранней древесины оказывают высокие температуры воздуха мая-июня, что отражается в большей доле дисперсии, объясняемой этими переменными. Локальные условия, способствующие улучшению условий влагообеспеченности, приводят к ослаблению влияния осадков на прирост ранней древесины.
Отклик хронологий 7 и 8 рассматривается отдельно от остальных хронологий, расположенных в степной зоне, поскольку они находятся в несколько отличающихся условиях. Полигон 7 располагается в юго-восточной части района исследований вдали от крупных лесных массивов, что, вероятно, должно сказаться на микроклиматических условиях произрастания сосны на данном участке. Кроме того, здесь выпадает значительно меньше осадков по сравнению с остальными тест-полигонами (см. Главу 2). Тест-полигон 8 располагается в самой южной части исследуемого района. Близость к южной оконечности Уральского хребта обуславливает смягчение континентальности климата. К сожалению, в нашем распоряжении имелись только короткие (1961-1991 гг.) ряды метеонаблюдений по ближайшей к месту сбора образцов метеостанции Акьяр, расположенной в 33 км от тест-полигона 8.
Отрицательное влияние на прирост оказывают температуры мая-июня, а положительное — осадки июня и августа текущего сезона роста и ноября предшествующего года (рис. 5.3). Вклад температуры и осадков в изменчивость ранней древесины сосны, произрастающей на тест-полигоне 7, примерно одинаков (табл. 5.3).
Ранняя древесина сосны обыкновенной, произрастающей на тест-полигоне 8, проявляет статистически достоверную связь с количеством осадков мая (рис. 5.3). Отрицательные связи наблюдаются с температурами мая текущего года и сентября предшествующего. При этом основной вклад в изменчивость этой характеристики прироста вносит температура воздуха (табл. 5.3). Температура воздуха оказывает более сильное влияние на ШРД, чем осадки. Это может быть также связано с особенностью расположения тест-полигона 8. Близость Уральского хребта приводит к увеличению выпадения осадков над данной территорией и, соответственно, к улучшению условий роста деревьев.
Таким образом, анализ пространственной динамики отклика прироста ранней древесины на климатические условия показал, что в пределах района исследования с севера на юг происходят изменения в распределении влияния температуры воздуха и количества осадков на величину ранней древесины. В подзоне южной лесостепи и северной степи больший вклад в изменчивость прироста ранней древесины вносит фактор температуры. На основании чего можно сделать вывод, что основным фактором, определяющим величину прироста в данных условиях, является температурный режим сезона вегетации. Особенности отклика хронологий 8 и 7, скорее всего, связаны с географическими особенностями расположения тест-полигонов.
Гидротермические индексы
В подглавах 5.1-5.3 было-показано, что радиальный прирост сосны обыкновенной в пределах района исследований определяется целым набором климатических переменных (рис. 5.1-5.10). ШРД, ШПД и ШГК характеризуются наличием отрицательных связей с температурами воздуха вегетационного периода и положительными связями с осадками того же периода и осенними осадками предшествующего года. В связи с этим гидротермические показатели представляют собой отношение сумм осадков за определённый период к сумме температур. Всего было рассчитано около 30 гидротермических показателей, включающих в себя различные соотношения среднемесячных данных по температуре и осадкам. В работе представлены только те из них, для которых была установлена максимальная связь с параметрами прироста.
Подзона южной лесостепи. ІПРД и ШГК хронологий, расположенных в районе южной лесостепи (1, 2, 3), проявляют наиболее тесную связь с показателем, отражающим отношение суммы осадков с сентября предшествующего по июль текущего года к сумме температур мая-июля текущего года (табл. 5.10). При этом связь с условиями только вегетационного сезона (май-август) выражена гораздо слабее, что может служить доказательством того, что осадки, выпадающие в сезон, предшествующий вегетации оказывают значительное влияние на величину прироста ранней древесины в условиях лесостепной зоны.
ШПД проявляет наиболее тесную связь с теми же показателями, что и ШРД и ШГК. На размер поздней древесины более сильное влияние оказывают условия вегетационного сезона. Условия предшествующего вегетационному холодного сезона оказывают незначительное влияние на ШПД (табл. 5.10).
Подзона северной степи. Отклик хронологий расположенных в северной части подзоны северной степи (4, 5, 6), сходен с таковым у хронологий 1, 2, 3. Наиболее тесная связь наблюдается между ШРД и ШГК и показателями, характеризующими гидротермические условия текущего сезона роста и предшествующего ему холодного периода (табл. 5.11). Гидротермические условия только вегетационного сезона (май-август) в большей степени оказывают влияние на величину ШГК, чем на величину ШРД (г=0,47-0,52 и г=0,33-0,41 соответственно), что свидетельствует о том, что прирост ранней древесины достаточно сильно зависит не только от условий текущего сезона роста, но и от количества осадков, выпадающих в предшествующий ему холодный период.
Наиболее тесная связь (г=0,53-0,55) ШПД хронологий 4, 5 и 6 наблюдается с показателем, отражающим гидротермические условия сезона роста (отношение суммы осадков мая-августа к сумме температур за тот же период). При включении в формулу расчёта осадков с сентября предшествующего по апрель текущего года теснота связи не увеличивается, что может свидетельствовать об отсутствии значимого влияния этих переменных наШПД (табл. 5.11).
Отклик хронологии по ШРД и ШГК 7, расположенной на самом юго-востоке района исследований, характеризуется наличием сильной корреляционной связи этих параметров с гидротермическим показателем, отражающим отношение количества осадков с октября предшествующего по август текущего года к сумме температур мая-августа текущего года (табл. 5.11). Величина поздней древесины на тест-полигоне 7 главным образом определяется гидротермическими условиями вегетационного сезона. Коэффициент корреляции ТТТТТД с соотношением осадков май-август достигает 0,68, что является максимальным значением как для степной, так и лесостепной зон.
Отклик хронологий 8 в целом соответствует отклику хронологий из подзоны северной степи. ШРД и ШГК зависят от гидротермических условий текущего сезона и количества осадков за предшествующий ему период, ШПД главным образом определяется условиями мая-августа текущего года.
Хронология по плотности древесины (тест-полигон 7) проявляет невысокую статистически достоверную связь с гидротермическими условиями мая-августа (г=0,36), что согласуется со слабовыраженным откликом этого параметра радиального прироста на климатические переменные (температуру воздуха и количество осадков).
Таким образом, рассматривая отклик хронологий по ШПД вдоль широтного градиента, стоит отметить следующее: с севера на юг усиливается влияние гидротермических условий вегетационного периода на величину поздней древесины. Так, хронологии, расположенные в подзоне южной лесостепи: (Г, 2, 3), характеризуются невысокими коэффициентами корреляции ШПД с условиями мая-августа (г=0,31; 0,41 и 0,45, соответственно (табл. 5.10)). Хронологии, относящиеся к подзоне северной степи (4, 5, 6, 7, 8), проявляют более тесную связь с условиями за тот же период (г=0;55; 0,53; 0,56; 0,68 и 0,59 соответственно (табл. 5.11)). Єтоит отметить, что тест-полигон 8 расположен в непосредственной близости от Уральских гор, что, по-видимому, приводит к смягчению климата и установлению более благоприятных условий для роста деревьев, поэтому отклик ШПД выражен слабее по сравнению с расположенной севернее хронологией 7.
Пространственная изменчивость отклика ШГК сходна с таковой у ШПД. С севера на юг усиливается связь ШГК с гидротермическими условиями вегетационного сезона, при этом корреляция с гидротермическим коэффициентом, отражающим не только условия мая-августа текущего года, но и учитывающим влагонакопление (с октября по апрель), увеличивается от южных тест-полигонов к северным (табл. 5.10-5.11).
Таким образом, в лесостепной и степной зонах Южного Урала при продвижении с севера на юг усиливается влияние гидротермических условий вегетационного периода (май-август) на ШПД и ШГК.
Динамика температуры воздуха
За период с 1971 по 2004 гг. на всех метеостанциях наблюдается значимое (р 0,01), по сравнению с 1936 - 1970 гг., увеличение среднегодовой температуры воздуха на 1С, что для разных станций составило 37-45% от многолетней нормы (рис. 6.7).
Повышение средних значений температуры на 1,5-44% произошло в каждом месяце (кроме августа по м\с Карталы), но статистически значимые изменения на всех метеостанциях наблюдаются только для средних значений января-марта и октября (табл. 6.2).
Температура января в среднем увеличилась на 1,6С (на 1,9, 1,6 и 1,5С на м\с Карталы, Троицк и Бреды соответственно). Наибольший рост средней температуры наблюдается в феврале в среднем на 2,1С (на 1,8С в Троицке и Карталах и на 2,6С в Бредах). Увеличение температуры марта в среднем составило 1,8С. Относительно многолетней нормы наибольшее повышение температуры наблюдается для октября: на м\с Троицк среднее значение возросло на 30,7%, на м\с Карталы - 37,9%, а на м\с Бреды - 44%. Средняя температура этого месяца увеличилась на 0,9-1,3С (рис 6.8). Также по данным м\с Бреды на 1,7С (13%) значимо увеличилась средняя температура декабря.
Повышение среднегодовой температуры воздуха в 1971-2004 гг. произошло, главным образом, за счет роста температуры холодного периода (январь-март (рис. 6.9)). Средняя температура воздуха этих месяцев в 1971-2004 гг. по сравнению с периодом 1936-1970 гг. увеличилась на 1,7С (м\с Троицк) и на 1,9С (м\с Карталы, Бреды).
Значения по отдельным периодам для всех метеостанций статистически достоверно отличаются (р 0,03; N=34).
Средние температуры месяцев вегетационного сезона (май - август) в период 1936-2004 гг. остаются постоянными. Также не были обнаружены статистически достоверные изменения средней температуры вегетационного периода (май-август) за весь период наблюдений (рис. 6.10).
Таким образом, с середины 1930-х годов на всей территории района исследования наблюдается увеличение среднегодовой температуры воздуха на 1С. Наибольший относительный рост температуры отмечен на м\с Бреды, период 1971-2004 гг. был на 45% теплее многолетней нормы. Как и в случае с осадками, основные изменения произошли в холодный период года. Рост средних температур января-марта составил 1,7-1,9С. Не выявлено достоверного изменения температуры воздуха в вегетационный период (май-август). В период с 1936 по 2004 гг. также произошли заметные изменения температуры воздуха и количества осадков. Период с 1971 по 2004 гг. характеризуется значительным ростом средней температуры воздуха, главным образом за счёт увеличения температур холодного периода с января по март. Рост зимних осадков наблюдается на всей территории района исследований, в то время как значимое увеличение среднегодовых осадков установлено только для м\с Карталы.
Условия вегетационного периода не изменяются на протяжении всего периода наблюдений (1936-2004 гг.).
