resarПриродные ресурсы Арктики и СубарктикиArctic and Subarctic Natural Resources2618-97122686-9683Академия наук Республики Саха (Якутия)10.31242/2618-9712-2026-31-1-116-127QKMLXOresar-1243Research ArticleБиологические науки. ЭкологияBiological sciences. EcologyАдаптация лиственницы и сосны к засухе в Центральной ЯкутииAdaptation of larch and pine to drought in Central Yakutiahttps://orcid.org/0009-0003-9957-0002ЧжанСяохунZhangXiaohong

Чжан Сяохун, ведущий инженер

Якутск

ResearcherID: PMQ-5169-2026, Scopus Author ID: 57210581764

Zhang Xiaohong, Leading Engineer

Yakutsk

ResearcherID: PMQ-5169-2026, Scopus Author ID: 57210581764

z461306425@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-2270-2049НиколаевА. Н.NikolaevA. N.

Анатолий Николаевич Николаев, доктор биологических наук, доцент, ректор

Якутск

ResearcherID: ABI-1877-2020, Scopus Author ID: 24074502400

Anatoly N. Nikolaev, Dr. Sci. (Biol.), Associate Professor, Rector

Yakutsk

ResearcherID: ABI-1877-2020, Scopus Author ID: 24074502400

rector@s-vfu.ruСеверо-Восточный федеральный университет им. М.К. АммосоваРоссияAmmosov North-Eastern Federal UniversityRussian Federation202605042026311116127Copyright © Чжан С., Николаев А.Н., 20262026Чжан С., Николаев А.Н.Zhang X., Nikolaev A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://resar.elpub.ru/jour/article/view/1243

   Современное потепление Арктики оказывает заметное влияние на состояние бореальных лесов. Изучение адаптации древесных растений важно для прогноза экосистемных изменений.

   Цель исследования – сравнить интенсивность отражения синего света (Blue Intensity, BI) на цифровых изображениях годичных колец лиственницы Каяндера и сосны обыкновенной, а также установить чувствительность этих видов к засухе (SPEI) в зависимости от температуры и атмосферных осадков.

   В работе определены параметры интенсивности отражения синего света годичных колец (BI): BI-EW (ранняя древесина), BI-LW (поздняя древесина) и BI-D (разница между ними), полученные для 13 пробных площадок в Центральной Якутии. С помощью корреляционного анализа изучены реакция рассматриваемых параметров на сезонные температуры, осадки и многомасштабный стандартизированный индекс осадков и испарения (SPEI-3, -6, -12). Исследование выявило два различных подхода к выживанию в условиях засухи. Лиственница Каяндера, относящаяся к хвойным листопадным деревьям, показала более высокую уязвимость к повышению летних температур и сильную зависимость от запасов влаги в зимнем снежном покрове. Ксилогенез лиственницы оказался особенно чувствителен к засухе как в среднесрочной, так и в краткосрочной перспективе. В отличие от лиственницы, рост сосны обыкновенной в большей степени зависел от осадков текущего вегетационного периода. Основной механизм адаптации сосны заключается в регулировании контрастности структуры годичных колец (BI-D), что обеспечивает физиологическую устойчивость и способность противостоять засухе на всех уровнях – от сезонного до межгодового. Стратегии водопользования и адаптации к засухе у лиственницы Каяндера и сосны обыкновенной различаются в зависимости от их жизненной формы и глубины проникновения корневых систем в почву. Лиственница более чувствительна к повышению температуры и снижению количества зимних осадков, в то время как сосна демонстрирует большую устойчивость. Полученные данные важны для прогнозирования изменений в бореальных лесах при изменении климата.

   Rapid warming in the Arctic is profoundly affecting boreal forests, making the study of tree adaptation essential for predicting ecosystem responses to climate change.

   This study aims to compare the Blue Intensity (BI) of digital treering images from Larix cajanderi and Pinus sylvestris and to evaluate the drought response of both species using the Standardized Precipitation-Evapotranspiration Index (SPEI) in relation to temperature and precipitation.

   Specifically, three BI parameters were derived from tree-ring samples collected at 13 sites in Central Yakutia: earlywood BI (BI-EW), latewood BI (BI-LW), and their difference (BI-D). Using correlation analysis, we examined the responses of these parameters to seasonal temperature, precipitation, and multiscalar SPEI (at 3, 6, and 12 month intervals). The study revealed two distinct drought survival strategies. Cajander larch, a deciduous conifer, exhibited higher vulnerability to elevated summer temperatures and a strong dependence on moisture stored in the winter snowpack. Furthermore, its xylogenesis was particularly sensitive to drought at both medium and short timescales. In contrast, Scots pine growth depended more on precipitation during the current growing season. Notably, the key adaptive mechanism for pine involved modulating the contrast in annual ring structure (BI-D), which conferred physiological resilience and drought resistance across seasonal to interannual timescales. Water-use strategies and drought adaptation in Larix cajanderi and Pinus sylvestris differ according to their life form and water uptake depth. Specifically, larch is more sensitive to rising temperatures and reduced winter precipitation, whereas pine demonstrates greater resilience. In conclusion, these findings are critical for predicting future changes in boreal forests under ongoing climatic shifts.

интенсивность отражения синего цвета (BI)стандартизованный индекс осадков и испарения (SPEI)лиственница Каяндерасосна обыкновеннаяBlue Intensity (BI)Standardized Precipitation-Evapotranspiration Index (SPEI)Cajander larch (Larix cajanderi)Scots pine (Pinus sylvestris)Работа выполнена в рамках госзадания Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова (№ FSRG-2023-0027)This work was supported by the state assignment to the Ammosov North-Eastern Federal University (No. FSRG-2023-0027)ReferencesGorokhov A.N., Fedorov A.N. Current trends in climate change in Yakutia. Geography and Natural Resources. 2018;39(2): 153–161. doi: 10.1134/S1875372818020087 EDN: MAYOSLGorokhov A.N., Fedorov A.N. Current trends in climate change in Yakutia. Geography and Natural Resources. 2018;39(2): 153–161. doi: 10.1134/S1875372818020087 EDN: MAYOSLЩербаков И.П. Лесной покров Северо-Востока СССР. Новосибирск: Наука; 1975. 344 с.Shcherbakov I.P. Forest cover of the Northeastern USSR. Novosibirsk: Nauka; 1975. 344 p. (In Russ.)Андреев В.Н. Растительность Якутии. В кн.: Атлас сельского хозяйства Якутской АССР. М.: ГУГК; 1989. 115 с. EDN: UYTEYNAndreev V.N. Vegetation of Yakutia. In: Atlas of Agriculture of the Yakut ASSR. Moscow: GUGK Publ.; 1989. 115 p. (In Russ.) EDN: UYTEYNТимофеев П.А. Леса Якутии: состав, ресурсы, использование и охрана. Новосибирск: Изд-во СО РАН; 2003. 194 с. EDN: QKMFQPTimofeev P.A. Forests of Yakutia: composition, resources, utilization and protection. Novosibirsk: Publishing House of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; 2003. 194 p. (In Russ.) EDN: QKMFQPFritts H.C. Tree rings and climate. London: Academic Press; 1976. 567 p.Fritts H.C. Tree rings and climate. London: Academic Press; 1976. 567 p.Hartig R. Lehrbuch der anatomie und physiologie der pflanzen. Berlin: J. Springer; 1888. 308 p. doi: 10.1007/978-3-642-99416-6Hartig R. Lehrbuch der anatomie und physiologie der pflanzen. Berlin: J. Springer; 1888. 308 p. doi: 10.1007/978-3-642-99416-6Björklund J.A., Gunnarson B.E., Seftigen K., et al. Blue intensity and density from northern Fennoscandian tree rings, exploring the potential to improve summer temperature reconstructions with earlywood information. Climate of the Past. 2014;10(2):877–885. doi: 10.5194/cp-10-877-2014 EDN: SOQFZBBjörklund J.A., Gunnarson B.E., Seftigen K., et al. Blue intensity and density from northern Fennoscandian tree rings, exploring the potential to improve summer temperature reconstructions with earlywood information. Climate of the Past. 2014;10(2):877–885. doi: 10.5194/cp-10-877-2014 EDN: SOQFZBCampbell R., McCarroll D., Loader N.J., et al. Blue reflectance in Pinus sylvestris: Application, validation and climatic sensitivity of a new palaeoclimate proxy for tree ring research. The Holocene. 2007;17(6):821–828. doi: 10.1177/0959683607080523 EDN: MFHWDPCampbell R., McCarroll D., Loader N.J., et al. Blue reflectance in Pinus sylvestris: Application, validation and climatic sensitivity of a new palaeoclimate proxy for tree ring research. The Holocene. 2007;17(6):821–828. doi: 10.1177/0959683607080523 EDN: MFHWDPVicente-Serrano S.M., Beguería S., López-Moreno J.I. A multiscalar drought index sensitive to global warming: the standardized precipitation evapotranspiration index. Journal of Climate. 2010;23(7):1696–1718. doi: 10.1175/2009JCLI2909.1Vicente-Serrano S.M., Beguería S., López-Moreno J.I. A multiscalar drought index sensitive to global warming: the standardized precipitation evapotranspiration index. Journal of Climate. 2010;23(7):1696–1718. doi: 10.1175/2009JCLI2909.1Николаев А.Н., Исаев А.П., Федоров П.П. Радиальный прирост лиственницы в Центральной Якутии в связи с изменением климата за последние 120 лет. Экология. 2011;(4):243–250. EDN: NXQNAJNikolaev A. N., Isaev A. P., Fedorov P. P. Radial increment of larch in Central Yakutia as defendant on climate change over the past 120 years. Russian Journal of Ecology. 2011;42(4): 263–269. EDN: OHRPXXArzac A., Popkova M., Anarbekova A., et al. Increasing radial and latewood growth rates of Larix cajanderi Mayr. and Pinus sylvestris L. in the continuous permafrost zone in Central Yakutia (Russia). Annals of Forest Science. 2019; 76:29. 15 p.Arzac A., Popkova M., Anarbekova A., et al. Increasing radial and latewood growth rates of Larix cajanderi Mayr. and Pinus sylvestris L. in the continuous permafrost zone in Central Yakutia (Russia). Annals of Forest Science. 2019; 76:29. 15 p.Kirdyanov A.V., Prokushkin A.S., Tabakova M.A. Treering growth of Gmelin larch under contrasting local conditions in the north of Central Siberia. Dendrochronologia. 2013;31(2): 114–119. doi: 10.1016/j.dendro.2012.10.003 EDN: RFBPXXKirdyanov A.V., Prokushkin A.S., Tabakova M.A. Treering growth of Gmelin larch under contrasting local conditions in the north of Central Siberia. Dendrochronologia. 2013;31(2): 114–119. doi: 10.1016/j.dendro.2012.10.003 EDN: RFBPXXGindl 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;14(7):409–414. doi: 10.1007/s004680000057 EDN: LQJZVHGindl 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;14(7):409–414. doi: 10.1007/s004680000057 EDN: LQJZVHBakhtiyorov Z., Chen F., Chen Y., et al. Tree-ring blue-intensity reconstruction of the April–September maximum temperature in the Greater Caucasus region of Georgia since 1780 CE. International Journal of Biometeorology. 2025;69(7): 1753–1768. doi: 10.1007/s00484-025-02930-7 EDN: PXAPEIBakhtiyorov Z., Chen F., Chen Y., et al. Tree-ring blue-intensity reconstruction of the April–September maximum temperature in the Greater Caucasus region of Georgia since 1780 CE. International Journal of Biometeorology. 2025;69(7): 1753–1768. doi: 10.1007/s00484-025-02930-7 EDN: PXAPEIKomarova A.V., Kukarskih V.V., Bubnov M.O., et al. Application potential of the blue intensity parameter for estimation of tree radial growth climatic response on the Crimean Peninsula. Russian Journal of Ecology. 2023;54(5):412–422. doi: 10.1134/s1067413623050065 EDN: VYGIVXKomarova A.V., Kukarskih V.V., Bubnov M.O., et al. Application potential of the blue intensity parameter for estimation of tree radial growth climatic response on the Crimean Peninsula. Russian Journal of Ecology. 2023;54(5):412–422. doi: 10.1134/s1067413623050065 EDN: VYGIVXСеменяк Н.С., Соломина О.Н., Долгова Е.А., Мацковский В.В. Климатический сигнал в различных параметрах годичных колец сосны обыкновенной на Соловецком Архипелаге. Геосферные исследования. 2022;(4):149–164. doi: 10.17223/25421379/25/10 EDN: CQJWFYSemenyak N.S., Solomina O.N., Dolgova E.A., Matskovsky V.V. Climatic signal in various parameters of Scots pine tree rings on the Solovetsky Archipelago. Geosphere Research. 2022;(4):149–164. (In Russ.) doi: 10.17223/25421379/25/10 EDN: CQJWFYВьюхина А.А., Гурская М.А. Интенсивность отражения синего (blue intensity): дендроклиматический потенциал сосны, произрастающей на севере Фенноскандии. Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Биология. 2022;15(2):244–263. doi: 10.17516/1997-1389-0385 EDN: XZZGDCVyukhina A.A., Gurskaya M.A. Dendroclimatic potential of blue intensity-based chronologies of northern Fennoscandia Scots pine. Journal of Siberian Federal University. Biology. 2022;15(2):244–263. (In Russ.) doi: 10.17516/1997-1389-0385 EDN: XZZGDCАгапова В.В., Кирдянов А.В., Арсак А. Применение метода Blue intensity для дендроклиматических исследований на Алтае. В кн.: Интеграция науки и образования: современные проблемы, достижения и инновации в области экологии и устойчивого развития : Материалы научной конференции, г. Красноярск, 01–03 ноября 2022 года. Красноярск: Сибирский федеральный университет; 2022. С. 10–12. EDN: KJGYQFAgapova V.V., Kirdyanov A.V., Arzac A. Application of the Blue intensity method for dendroclimatic research in Altai. In: Integration of science and education: modern problems, achievements and innovations in the field of ecology and sustainable development : Proceedings of a scientific conference, Krasnoyarsk, 01–03 November 2022. Krasnoyarsk: Siberian Federal University; 2022, pp. 10–12. (In Russ.) EDN: KJGYQFAgapova V.V., Arzac A., Kukarskih V.V., et al. Tree-ring blue intensity measurements from treeline sites in the Ural Mountains exhibit a strong summer temperature signal. Dendrochronologia. 2024;88:126267.Agapova V.V., Arzac A., Kukarskih V.V., et al. Tree-ring blue intensity measurements from treeline sites in the Ural Mountains exhibit a strong summer temperature signal. Dendrochronologia. 2024;88:126267.King K.E., Harley G.L., Maxwell J.T., et al. Reconstructed late summer maximum temperatures for the southeastern United States from tree‐ring blue intensity. Geophysical Research Letters. 2024;51(13):e2024GL109099King K.E., Harley G.L., Maxwell J.T., et al. Reconstructed late summer maximum temperatures for the southeastern United States from tree‐ring blue intensity. Geophysical Research Letters. 2024;51(13):e2024GL109099Arzac A., de Quijano D.D., Khotcinskaia K.I., et al. The buffering effect of the Lake Baikal on climate impact on Pinus sylvestris L. radial growth. Agricultural and Forest Meteorology. 2022;313:108764. doi: 10.1016/j.agrformet.2021.108764 EDN: XOXUSWArzac A., de Quijano D.D., Khotcinskaia K.I., et al. The buffering effect of the Lake Baikal on climate impact on Pinus sylvestris L. radial growth. Agricultural and Forest Meteorology. 2022;313:108764. doi: 10.1016/j.agrformet.2021.108764 EDN: XOXUSWДесяткин Р.В. Палеогеографические условия почвообразования в Центральной Якутии. В кн.: Федоров А.Н., Иванова Р.Н. (ред.) Вопросы географии Якутии. Вып. 11. Якутск: СМИК-Мастер; 2013. С. 5–22.Desyatkin R.V. Paleogeographic conditions of soil formation in Central Yakutia. In: Fedorov A.N., Ivanova R.N. (eds.) Geographical Studies of Yakutia. Issue 11. Yakutsk: SMIK-Master Publ.; 2013, pp. 5–22. (In Russ.)Лобанов В.А., Кириллина К.С. Современные и будущие изменения климата Республики Саха (Якутия). СПб.: РГГМУ; 2019. 158 с.Lobanov V.A., Kirillina K.S. The modern and future climate changes in the Republic of Sakha (Yakutia). St. Petersburg: RSHU; 2019. 158 p. (In Russ.)Десяткин Р.В. Почвенные исследования в Якутии на рубеже XX–XXI веков. Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2023;28(4):568–573 doi: 10.31242/2618-9712-2023-28-4-568-573Desyatkin R.V. Soil Research in Yakutia at the turn of the 20<sup>th</sup>–21<sup>st</sup> centuries. Arctic and Subarctic Natural Resources. 2023;28(4):568–573. (In Russ.) doi: 10.31242/2618-9712-2023-28-4-568-573Уткин А.И. Леса Центральной Якутии. М.: Наука; 1965. 208 с.Utkin A.I. Forests of Central Yakutia. Moscow: Nauka; 1965. 208 p. (In Russ.)Abaimov A.P., Milyutin L.I., Lesinski J.A., et al. Variability and ecology of Siberian larch species. Umea: Swedish University of Agricultural Sciences, Dept. of silviculture. 1998. 123 p.Abaimov A.P., Milyutin L.I., Lesinski J.A., et al. Variability and ecology of Siberian larch species. Umea: Swedish University of Agricultural Sciences, Dept. of silviculture. 1998. 123 p.Тимофеев П.А., Исаев А.П., Щербаков И.П. Леса среднетаежной подзоны Якутии. Якутск: Изд-во ЯНЦ СО РАН; 1994. 140 с.Timofeev P.A., Isaev A.P., Shcherbakov I.P. Forests of the middle taiga subzone of Yakutia. Yakutsk: Publishing House of YaSc SB RAS; 1994. 140 p. (In Russ.)Troeva E.I., Isaev A.P., Cherosov M.M., Karpov N.S. The Far North: Plant biodiversity and ecology of Yakutia. Series Plant and Vegetation. Vol. 3. 2010: Springer Dordrecht. P. 385 doi: 10.1007/978-90-481-3774-9Troeva E.I., Isaev A.P., Cherosov M.M., Karpov N.S. The Far North: Plant biodiversity and ecology of Yakutia. Series Plant and Vegetation. Vol. 3. 2010: Springer Dordrecht. P. 385 doi: 10.1007/978-90-481-3774-9Бысыина М.Ф. Систематическая структура локальных флор Лено-Амгинского междуречья (Центральная Якутия). Вестник Томского государственного университета. 2009;(322):232–234. EDN: LHQQJZ.Bysyina M. F. Systematic structure of local floras of the Lena–Amga interfluve (Central Yakutia). Tomsk State University Journal. 2009;(322):232–234. (In Russ.) EDN: LHQQJZ.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.