Climatically-driven variability in annual growth of diffuse-porous tree species in the subtaiga of southeast Western Siberia
Amidst regional climate changes as a consequence of global fluctuations, research focusing on the impact of these changes on the growth of forest-forming species is increasingly relevant. In Russia, forests are a crucial renewable natural resource, playing a leading role in the economy and holding national ecological, economic, and social significance. Trees in temperate zones annually accumulate wood during the growing season, forming annual layers (growth rings). The dynamics of trees' annual growth is largely determined by the weather conditions of a particular year. Dendrochronological analysis, which aims to identify the response of different tree species to climatic events, especially anomalies, is used for their assessment. This article examines the influence of hydrothermal factors on the growth of forest-forming small-leaved species (birch, aspen) in the subtaiga landscapes of Southeast Western Siberia, against the backdrop of regional climate peculiarities. The research area is the basin of the Basandayka River, on the outskirts of Tomsk, where trees were cut down at two key sites. The age of the sampled trees was 9-10 years (15 samples). For analysis, 6 tree cuts of comparable age were used, as their planting years were known: -for birch, 10 years (2008-2017), and for aspen, 9 years (2009-2017). Meteorological data (temperature and precipitation) of average daily data from the VNIIGMI-MCD database for the period 2008-2017 at the Tomsk weather station served as the basis for studying regional climate changes and their impact on the growth of birch and aspen. Climate changes were analysed according to calendar dates and natural seasons. The boundaries and structure of natural seasons were established using a complex-genetic method applied to studying the seasonal rhythms of the climate. The study revealed trends in the annual growth of the tree species examined, as well as the indicators of thermal regime and moisture at monthly, annual, and seasonal levels. Leading climatic indicators that determine both favourable and unfavourable conditions for the development of small-leaved species and their response to climate change were identified. Our research indicated that the dominant importance of each climatic indicator for tree growth in the subtaiga is mainly due to the phase of the vegetative period and the natural season of the year, as other geographical growth conditions are identical. An increase in the duration of the vegetative part of the annual cycle, combined with a decrease in the duration of the cold-snowy part and an increase in cold season temperatures, can be viewed as regional climatic changes positively affecting the growing conditions of birch. It was also found that the most significant climatic response in this small-leaved species is associated with summer temperatures, while for aspen, it is with winter temperatures. Aspen shows a high positive correlation with precipitation during the phases of 'late summer' and 'early autumn' (August-September), and a significant negative dependency on central summer precipitation. Thus, the ongoing regional climate changes towards warming and increased moisture, overall, positively influence the growth conditions of small-leaved species." Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests.
Keywords
climate change,
seasons of the year,
birch,
aspen,
sub-boreal forest,
Western SiberiaAuthors
| Filandysheva Larisa B. | Tomsk State University | filandysheva@yandex.ru |
| Romashova Tatiana V. | Tomsk State University | romtvtom@rambler.ru |
| Evseeva Nina S. | Tomsk State University | |
Всего: 3
References
Адаптация к изменению климата. URL: https://www.un.org/ru/climatechange/climate-adaptation (дата обращения: 09.09.2023). Бореальные леса и изменение климата - от воздействия до адаптации. Аналитическая записка. Женева : ЕЭК ООН, 2023. 22 с.
Ботыгин И.А., Волков Ю.В., Попов В.Н., Тартаковский В.А., Ботыгин И.А. Методы и алгоритмы восстановления климатоэкологической информации на основе дендрохроноиндикаторов. Томск : Изд-во Томского политехнического университета, 2015. 185 с.
Вериго С.А., Разумова Л.А. Почвенная влага и её значение в сельскохозяйственном производстве. Л. : Гидрометеоиздат, 1963. 289 с.
Воробьева Н.С., Румянцев Д.Е. Специфика проявления климатического сигнала в хронологиях осины для древостоев из разных частей Русской равнины // Лесохозяйственная информация. 2023. № 1. С. 5-16.
Галахов Н.Н. Изучение структуры климатических сезонов года. М. : Изд-во АН СССР, 1959. 213 с.
Глобальные климатические изменения: региональные эффекты, модели, прогнозы : материалы Междунар. науч.-практ. конф. (г. Воронеж, 3-5 октября 2019г.) / под общ. ред. С. А. Куролапа, Л.М. Акимова, В. А. Дмитриевой. Воронеж : Цифровая полиграфия, 2019. Т. 1. 532 с.
Доклад о климатических рисках на территории Российской Федерации. СПб. : Росгидромет, 2017. 106 с.
Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2022 год. М. : Росгидромет, 2023. 104 с.
Долгова Е.А., Соломина О.Н., Мацковский В.В., Добрянский А.С., Семеняк Н.А., Шпунт С.С. Пространственная изменчивость прироста сосны на Соловецких островах // Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2019 (2). С. 41-50. doi: 10.31857/S2587-55662019241-50.
Древесиноведение с основами лесного товароведения / сост. Э.Э. Пауль. Минск : Белорусский государственный технологический университет, 2011. 42 с.
Дьяконов К.Н., Бочкарев Ю.Н. Геофизические факторы динамики радиального прироста деревьев в ландшафтах Западно-Сибирской равнины и Приэльбрусья // Вестник Московского университета. Сер. 5: География. 2010. № 4. С. 3-9.
Дюкарев Е.А., Воропай Н.Н. Многолетняя динамика условий засушливости в период современных климатических изменений // Экспертно-аналитический доклад по тематике и результатам исследований научной школы «Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата». Ханты-Мансийск : Югорский государственный университет, Институт нефти и газа, 2020. 115 с.
Козлов А.Ю., Мхитарян В. С., Шишов В.Ф. Статистический анализ данных в MS Excel. М. : Инфра-М, 2021. 320 с.
Коновалова Т. И. Научные основы геосистемного картографирования // Известия Иркутского государственного университета. Серия Науки о Земле. 2019. Т. 29. С. 85-100.
Константинов А.В., Матвеев С.М. Методический подход к оценке адаптационного потенциала лесных экосистем Российской Федерации // Тр. Санкт-Петербург. науч.-исслед. ин-та лесного хозяйства. 2020. № 2. С. 14-33.
Липка О.Н., Корзухина М.Д., Замолодчикова Д.Г., Добролюбова Н.Ю., Крыленкоа С.В., Богдановича А.Ю., Семенова С.М. Роль лесов в адаптации природных систем к изменениям климата // Лесоведение. 2021. № 5. С. 531-546.
Лукашева М.А. Динамика наступления фенофаз у березы Betula pendula Roth (b. Verrucosa ehrh.) в Алтайском государственном заповеднике // Климатические изменения и сезонная динамика ландшафтов : материалы Всерос. науч.-практ. конф., 22-24 апреля 2021 г. Екатеринбург : УФУ, 2021. С. 346-350.
Магда В.Н. Радиальный прирост древесных растений как показатель увлажнения на юге Сибири : дис. ... канд. биол. наук. Красноярск, 2003. 188 с.
Малышева Н.В., Быков Н.И. Дендрохронологические исследования ленточных боров юга Западной Сибири. Барнаул : АЗБУКА, 2011. 125 с.
Матвеев С.М. Дендрохронология. Методика дендрохронологического анализа : метод. указания к лабораторным работам для студентов по направлению подготовки 250100 Лесное дело. Воронеж : ВГЛТА, 2013. 43 с.
Мацковский В.В. Климатический сигнал в ширине годичных колец хвойных деревьев на севере и центре Европейской территории России. М. : ГЕОС, 2013. 147 с.
Михайлов Л.Е. Осина. М. : Агропромиздат, 1985. 72 с.
Программа фундаментальных научных исследований в Российской Федерации на долгосрочный период (2021-2030 годы). Направление 1,5 - Науки о Земле. Утверждена Правительством РФ 31.12.2020 № 3684-Р.
Ромашова Т.В. Сезонные ритмы климата и их влияние на развитие эрозии почв (на примере юга Томской области) : дис. ... канд. геогр. наук. Томск, 2004. 239 с.
Рудский В.Г. Экскурсии в природу. Томск глазами фенолога. Томск : Печатная мануфактура, 2012. 44 с.
Рутковская Н.В. Климатическая характеристика сезонов года Томской области. Томск : Изд-во ТГУ, 1979. 116 с.
Рыгалова Н.В., Харламова Н.Ф. Пространственно-временной анализ формирования узких годичных колец сосны ленточных боров степной зоны Западной Сибири // Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2021. Т. 85, № 1. С. 109-119.
Скорость роста берёзы в год. URL: https://xn--38-6kcaakvzsqni5c5b.xn--p1ai/fakty/skorost-rosta-berezy-v-god (дата обращения: 25.09.2023).
Сочава В.Б. Определение некоторых понятий и терминов физической географии // Доклады Института географии Сибири и Дальнего Востока. 1963. № 3. С. 50-59.
Степанов В.Н. Биологическая классификация сельскохозяйственных растений полевой культуры // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 1957. Вып. 2. С. 5-29.
Тайник А.В., Мыглан В. С., Баринов В.В., Ойдупаа О.Ч., Назаров А.Н. Прирост лиственницы сибирской (Larix sibirica ledeb/) на верхней границе леса в республике Тыва // География и природные ресурсы. 2015. № 2. С. 91-99.
Таксация леса. Курс лекций : учеб. пособие / Д.А. Поздеев, А.А. Петров. Ижевск : ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2012. 161 с.
Тишин Д.В., Чижикова Н.А. Дендрохронология. Казань : Казанский университет, 2018. 34 с.
Третий оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Общее резюме. СПб. : Наукоемкие технологии, 2022. 124 с.
Уголев Б.Н. Древесиноведение и лесное товароведение : учебник. М. : Изд-во МГУ, 2007. 351 с.
Филандышева Л. Б., Ромашова Т.В., Юркова К.Д. Географические особенности г. Томска и динамика сезонны ритмов в условиях глобального изменения климата. Томск : Издательство Томского государственного университета, 2021. 254 с.
Фонти М.В., Прокушкина А. С. Климатически обусловленная изменчивость радиального прироста березы пушистой в криолитозоне Средней Сибири // Лесоведение. 2021. № 5. С. 460-471.
Хамидуллина М.И. Взаимосвязь годичного прироста берёзы повислой (Betula pendula Roth.) с гидротермическими условиями, предшествующими вспышке массового размножения непарного шелкопряда (Lymantria dispar L.) в лесах Свердловской области // Аграрный вестник Урала. 2008. № 9 (51). С. 70-72.
Хромых В. С., Гуськова Т.А. Проблема зональных границ юго-востока Западно-Сибирской равнины // Козыбаевские чтения - 2015: Перспективы развития науки и образования : материалы Междунар. науч.-практ. конф. Петропавловск, 2015. Т. 3. С. 213-218.
Чередько Н.Н., Тартаковский В.А., Волков Ю.В., Крутиков В.А. Трансформация пространственной структуры поля приземной температуры Северного полушария // Известия РАН. Серия географическая. 2020. № 1. С. 47-55.
Чижов Б.Е., Санников С.Н., Казанцева М.Н., Глухарева М.В., Номеровских А.В., Аверьянов Д.В. Ценотическая роль осины в лесах Западной Сибири // Лесоведение. 2013. № 2. С. 3-8.
Шишкин А.М., Кулясова О.А., Иванова Р.И. Флористические особенности типов березовых лесов северной лесостепи Западной Сибири // Лесохозяйственная информация. 2019. № 2. С. 55-68.
Швиденко А.З., Щепащенко Д.Г., Кракснер Ф., Онучин А.А. Переход к устойчивому управлению лесами России: теоретико-методические предпосылки // Сибирский лесной журнал. 2017. № 6. С. 3-25.
Шиятов С.Г. Фотомониторинг древесной и кустарниковой растительности в высокогорьях Южного Урала за последние 100 лет. Екатеринбург : УГЛтУ, 2020. 190 с.
Юрковская Т.К., Сафонова И.Н. Зональное деление растительного покрова Западной Сибири // Ботанический журнал. 2019. Т. 104, № 1. С. 3-11.
Can we make better graphs of global temperature history? URL: http://www.realclimate.org/index.php/archives/2014/03/can-we-make-better-graphs-of-global-temperature-history/ (дата обращения: 13.04.2014).
Demek J. Systemova teorie a studium krajiny. Brno : CSAV, 1974. 198 p.
Koprowski M., Przybylak R., Zielski A., Pospieszynska A. Tree rings of Scots pine (Pinus sylvestris L.) as a source of information about past climate in northern Poland // Int. J. of Biometeorology. 2012. V. 56 (1). P. 1-10.
St. George S. An overview of tree-ringwidth records across the Northern Hemisphere // Quaternary Science Reviews. 2014. V. 95. P. 132-150.