Климатический отклик радиального роста лиственницы Каяндера и сосны обыкновенной в Центральной Якутии

Изменение климата, выражающееся в росте температурных колебаний, динамике в условиях выпадения осадков и увлажнения почв, может существенно повлиять на экосистемы, которые испытывают как недостаток, так и избыток влаги. Даже небольшие изменения сумм осадков и температуры воздуха способны значительно сказаться на росте деревьев. В данной работе рассматриваются статистические параметры ширины годичных колец и результаты дендроклиматического анализа лиственницы (Larix cajanderi Mayr.) и сосны (Pinus sylvestris L.), произрастающих в зоне распространения сплошной многолетней мерзлоты. Лесные участки, на которых собраны образцы лиственницы и сосны, находятся вблизи села Маган и поселка городского типа Нижний Бестях в центральной части Республики Саха (Якутия). Древесные растения отличаются продолжительным жизненным циклом, годичные кольца способны сохранять информацию об их росте. Этот важный ресурс позволяет получать ценные сведения о климате и экологических изменениях в данной местности. Чтобы понять, как деревья реагируют на изменения климата, были рассчитаны коэффициенты корреляции Пирсона между шириной годичных колец деревьев и среднемесячными значениями температуры воздуха, суммой осадков за год, а также индексом засушливости SPEI при использовании данных метеостанции Якутск. Для выявления реакции различных древесных пород на изменения климата за последние 30 лет каждый год рассматривался как отдельный период. Предполагаем, что температура воздуха, которая имеет тенденцию к повышению, является одним из ограничивающих факторов, влияя на осадки и засушливые периоды. Из-за недостатка влаги в виде дождей древесные породы испытывают трудности. В основном они получают влагу из активного слоя многолетнемерзлых пород, который аккумулирует осенние осадки предыдущего года. В целом наблюдается отрицательный отклик на повышение температуры воздуха в приземном слое атмосферы. С одной стороны, это свидетельствует о том, что радиальный рост лиственницы и сосны снижается, с другой – древесные виды адаптируются к изменяющимся климатическим условиям в центральной части Якутии.

1. Doloisio N., Vanderlinden J.-P. The perception of permafrost thaw in the Sakha Republic (Russia): Narratives, culture and risk in the face of climate change. Polar Science. 2020;26:100589. https://doi.org/10.1016/j.polar.2020.100589.

2. Ford J.D., Pearce T., Canosa I.V., et al. The rapidly changing Arctic and its societal implications. Wiley Interdisciplinary Reviews: Climate Change. 2021;12(6):e735. https://doi.org/10.1002/wcc.735.

3. Gustafson T. Klimat: Russia in the Age of Climate Change. Harvard University Press; 2021:336. https://doi.org/10.1080/09644016.2022.2123968.

4. Pearl J.K., Keck J.R., Tintor W., et al. New frontiers in tree-ring research. Holocene. 2020;30(6):923– 941. https://doi.org/10.1177/0959683620902230.

5. Lehmann M.M., Vitali V., Schuler P., et al. More than climate: Hydrogen isotope ratios in tree rings as novel plant physiological indicator for stress conditions. Dendrochronologia. 2021;65:125788. https://doi.org/10.1016/j.dendro.2020.125788.

6. Decuyper M., Chavez R.O., Cufar K., et al. Spatiotemporal assessment of beech growth in relation to climate extremes in Slovenia–An integrated approach using remote sensing and tree-ring data. Agricultural and Forest Meteorology. 2020;287:107925. https://doi.org/10.1016/j.agrfrormet.2020.107925.

7. Szejner P., Belmecheri S., Ehleringer J.R., et al. Recent increases in drought frequency cause observed multiyear drought legacies in the tree rings of semi-arid forests. Oecologia. 2020;192(1):241–259. https://doi.org/10.1007/s00442-019-04550-6.

8. Buntgen U., Allen K., Anchukaitis K.J., et al. The influence of decision-making in tree ring-based climate reconstructions. Nature communications. 2021;12(1):3411. https://doi.org/10.1038/s41467-021-23627-6.

9. Devi N.M., Kukarskih V.V., Galimova А.A., et al. Climate change evidence in tree growth and stand productivity at the upper treeline ecotone in the Polar Ural Mountains. Forest Ecosystems. 2020;7(1):1–16. https://doi.org/10.1186/s40663-020-0216-9.

10. Федоров П.П., Десяткин А.Р. Связь температурного режима мерзлотных почв и радиального прироста лиственницы в Центральной Якутии. Успехи современного естествознания. 2016;(7):185–189.

11. Kirdyanov A.V., Saurer M., Siegwolf R., et al. Long-term ecological consequences of forest fires in the continuous permafrost zone of Siberia. Environmental Research Letters. 2020;15(3):034061. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab7469.

12. Николаев А.Н., Федоров П.П. Влияние климатических факторов и термического режима мерзлотных почв Центральной Якутии на радиальный прирост лиственницы и сосны. Лесоведение. 2004;(6):3–13.

13. Nikolaev A.N., Fedorov P.P., Desyatkin A.R. Influence of climate and soil hydrothermal regime on radial growth of Larix cajanderi and Pinus sylvestris in central Yakutia, Russia. Scandinavian Journal of Forest Research. 2009;24(3):217–226. https://doi.org/10.1080/02827580902971181.

14. Nikolaev A.N., Fedorov P.P., Desyatkin A.R. Effect of Hydrothermal Conditions of Permafrost Soil on Radial Growth of Larch and Pine in Central Yakutia. Contemporary Problems of Ecology. 2011;4(2):140–149. https://doi.org/10.1134/S1995425511020044.

15. Колмогоров А.И., Крузе Ш., Николаев А.Н. и др. Дендроклиматические исследования лиственницы Каяндера на территории бассейна реки Омолой. Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2023;28(4): 584–594. https://doi.org/10.31242/2618-9712-2023-28-4-584-594.

16. Arzac A., Tychkov I.I., Rubtsov A., et al. Phenological shifts compensate warming-induced drought stress in southern Siberian Scots pines. European Journal of Forest Research. 2021;140:1487–1498. https://doi.org/10.1007/s10342-021-01412-w.

17. Arzac 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. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2021.108764.

18. Arzac A., Tabakova M.A., Khotcinskaia K., et al. Linking tree growth and intra-annual density fluctuations to climate in suppressed and dominant Pinus sylvestris L. trees in the forest-steppe of Southern Siberia. Dendrochronologia. 2021;67:125842. https://doi.org/10.1016/j.dendro.2021.125842.

19. Николаев 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.

20. Zhirnova D.F, Belokopytova L.V., Meko D.M., et al. Climate change and tree growth in the Khakass-Minusinsk Depression (South Siberia) impacted by large water reservoirs. Scientific reports. 2021;11(1):14266. https://doi.org/10.1038/s41598-021-93745-0.

21. Khotcinskaia K.I., Sergeeva O.V., Kirdyanov A.V., et al. Climatic Response of Radial Growth of Larix cajanderi in Northern and Central Yakutia. Moscow University Biological Sciences Bulletin, 2024;79(2): 94–100.

22. 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: 1–15.

23. Esper J., Frank D.C., Buntgen U., et al. Trends and uncertainties in Siberian indicators of 20th century warming. Global Change Biology. 2010;16:386–398. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2009.01913.x.

24. Чжан С. Характеристики и реакция радиального прироста деревьев в Центральной Якутии на изменения климата. Проблемы региональной экологии. 2024;(3):16–21. https://doi.org/10.24412/1728-323X-2024-3-16-21.

25. Rinn F. TSAP-Win: Time series analysis and presentation for dendrochronology and 409 related applications. User reference, Heidelberg. 2003. Available at: https://cir.nii.ac.jp/crid/1572543024876591616 (accessed: 10.11.2024).

26. Heeter K.J., Harley G.L., Maxwell J.T., et al. Summer temperature variability since 1730 CE across the low-to-mid latitudes of western North America from a tree ring blue intensity network. Quaternary Science Reviews. 2021;267:107064. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2021.107064.

27. Grissino-Mayer H.D. Evaluating crossdating accuracy: a manual and tutorial for the computer program COFECHA. Tree-ring Research. 2001;57(2):205–221.

28. R Core Team (2022) R: A Language and Environment for Statistical Computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna. Available at: https://www.R-project.org (accessed 10.11.2024).

29. Bunn A.G. A dendrochronology program library in R (dplR). Dendrochronologia. 2008;26(2):115–124. https://doi.org/10.1016/j.dendro.2008.01.002.

30. Zang C., Blondi F. Treeclim: An R package for the numerical calibration of proxy-climate relationships. Ecography. 2015;38(4):431–436. https://doi.org/10.1111/ecog.01335.

31. Vicente-Serrano S.M., Begueria S., Lorez-Moreno J.I. A multi-scalar drought index sensitive to global warming: the Standardized Precipitation Evapotranspiration Index. Journal of Climate. 2010;23:1696–1718.

32. Zhang X.H., Nikolaev A.N., Kolmogorov A.I., et al. The Influence of Hydrothermal Moistening on the Radial Growth of Larch in Central Yakutia. Moscow University Biological Sciences Bulletin. 2024;79(2):101– 106. https://doi.org/10.3103/S0096392524600911.