ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2017, № 4, С. 293-302, DOI: 10.7868/S0024114817040052

МОДЕЛИРОВАНИЕ ФЕНОДИНАМИКИ ЛИСТОПАДНЫХ ДРЕВЕСНЫХ ПОРОД
В. Г. Суховольский¹, Ю. Д.Иванова², Т. М.Овчинникова¹, И. Ю.Ботвич^2
1Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН
Россия, 660036 Красноярск, Академгородок
E-mail: soukhovolsky@yandex.ru
²Институт биофизики СО РАН
Россия, 660036 Красноярск, Академгородок 

Поступила в редакцию 27 июня 2016 г. 

В настоящей работе предложен новый подход к анализу сезонной фенодинамики древесных растений. Рассмотрена модель фенодинамики, основанная на представлении о фенологических процессах у деревьев в бореальной зоне как о процессах генерации энергии в течение вегетационного сезона и расходования части накопленной энергии на выживание древесных растений в период покоя. Предложено уравнение энергетического баланса, связывающее погодные и фенологические показатели и позволяющее связать фенологические и метеорологические показатели в течение всего года. Модель идентифицирована по данным наземных фенологических наблюдений за березой, осиной, лиственницей сибирской на территории заповедника «Столбы» (55°38¢ - 55°58¢ с.ш., 92°38¢ - 93°05¢ в.д.) с 1951  по 2012 гг. и позволяет с хорошей точностью описать наблюдаемые фенособытия. Коэффициенты модельного уравнения можно рассматривать как показатели восприимчивости древесных растений к воздействию климата.
Показано, что для расчетов по модели энергетического баланса можно использовать результаты дистанционных спутниковых измерений. Для определения фенодат в насаждениях листопадных древесных пород использовались ежедневные данные о величине NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) изучаемых объектов, представленные спутником Modis/Terra.

Ключевые слова: фенологическая модель, бореальные леса, климат, спутниковые данные.

Работа поддержана совместно РФФИ и Красноярским краевым фондом науки (15-45-04034р_сибирь_а) и совместно РФФИ и РГО (17-05-41012).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

• Гордиенко Н, Соколов Л. Aнализ долговременных изменений сроков сезонных явлений у растений и насекомых ильменского заповедника в связи с климатическими факторами // Экология. 2009. № 2. С. 96-10.


• Горышина Т.К. Экология растений. М.: Высш. школа, 1979. 347 с.


• Жмылев П.Ю., Жмылева А.П., Карпухина Е.А., Прилепский Н.Г., Рибау А., Шоттл А. Фенологическая пластичность растений и возможные механизмы изменения фенотипа в связи с потеплением климата: обсуждение результатов многолетних и краткосрочных наблюдений // Труды Звенигородской биологической станции. М. 2005. Т. 4. С. 154-165.


• Овчинникова Т.М., Фомина В.А., Андреева Е.Б., Должковая Н.Л., Суховольский В.Г. Моделирование фенологической динамики. II Анализ корреляций сроков сезонных явлений у древесных растений с климатическими факторами. // Труды государственного заповедника «Столбы». Красноярск. 2010. Вып. XIX. С. 76-89.


• Овчинникова Т.М., Фомина В.А., Андреева Е.Б., Должковая Н.Л., Суховольский В.Г. Анализ изменений сроков сезонных явлений у древесных растений заповедника Столбы в связи с климатическими факторами. // Хвойные бореальной зоны. 2011. Т. XXVIII. № 1- 2.  С. 54-59.


• Онищенко В.В., Салпагаров А.Д., Дега Н.С. Анализ гидроклиматических и фенологических данных северо-западного Кавказа (Тебердинский заповедник) // Влияние изменения климата на экосистемы. Под ред. А. Кокорина, А. Кожаринова, А. Минина. М.: Русский университет. 2001. С. 101-105.


• Осипов И.Н., Реймерс А.Н., Рымкевич Ю.И. Сопряженный анализ многолетних климатических и биологических данных в Приокско-Террасном заповеднике // Влияние изменения климата на экосистемы. под ред. А. Кокорина, А. Кожаринова, А. Минина. М.: Русский университет. 2001. С. 56-61.


• Парилова Т. А., Кастрикин В. А., Бондарь Е. А. Многолетние тенденции сроков наступления фенофаз растений в условиях потепления климата (Хинганский заповедник, Среднее Приамурье //там же. С. 47-51.


• Пиндайк Р., Рубинфельд Д. Микроэкономика. М.: «Дело». 1992. 608 c.


• Серебряков И.Г. Соотношение внутренних и внешних факторов в годичном ритме развития растений: к истории вопроса // Ботанический журнал. 1966. Т. 51. № 7. С. 923-938.


• Шульц Г. Э. Общая фенология. Л.: Наука. 1981. 188 с.


• Battey N.H. Aspects of seasonality // Journal of Experimental Botany. 2000. V. 51. N 352. P. 1769-1780.


• Cannell M.G.R., Smith R.I. Thermal time, chill days and prediction of budburst in Picea sitchensis // Journal of Applied Ecology. 1983. V. 20 P. 951–963.


• Chuine I. A unifed model for budburst of trees // Journal of Theoretical Biology. 2000. V. 207. P. 337–347.


• Deering, D. W. Rangeland reflectance characteristics measured by aircraft and spacecraft sensors. Ph.D. Dissertation, Texas A & M University, College Station, TX. 1978. 338 P. 


• Herms D.A. Using degree-days and plant phenology to predict pest activity// eds. Krischik V., Davidson J. IPM (Integrated Pest Management) of Midwest Landscapes, Minnesota Agricultural Experiment Station Publication. 2004. SB-07645. St Paul, MN. P. 49–59.


• Hanninen H., Tanino K. Tree seasonality in a warming climate // Trends in Plant Sciense. 2011. V. 16(8). P. 412–416


• Kalvans A., Bitane M., Kalvane G.  Forecasting plant phenology: evaluating the phenological models for Betula pendula and Padus racemosa spring phases, Latvia. // International Journal of Biometeorology. 2015. V. 59(2) P. 165-79.


• Ladanyi M., Persely S., Nyeki J., Szabo Z . From phenology models to risk indicator analysis// Agriculture Information. 2010. V. 1(2). P. 8–16.


• McMaster G.S.,Wilhelm W.W. Growing degree-days: one equation, two interpretations // Agriculture and Forest Meteorology. 1997. V. 87. P. 291–300.


• Menzel A., Sparks T. H., Estrella N. European phenological response to climate change matches the warming pattern // Global Change Biology. 2006. V. 12. P. 1969–1976.


• Neil K., Wu J. Effects of urbanization on plant flowering phenology: a review // Urban Ecosystems. 2006. V. 9. P. 243–257.


• Pau S., Wolkovich E.M., Cook B.I., Davies T.J., Kraft N.J.B., Bolmgren K., Betancourt J.L., Cleland EE. Predicting phenology by integrating ecology, evolution and climate science // Global Change Biology. 2011. V. 17. P. 3633–3643.


• Pugacheva I.Yu., Sid'ko A.F., Shevyrnogov A.P. A study of backscattered spectra dynamics
  of agricultural crops during growth period on the territory of the Krasnoyarskii Krai // Advances in Space Research. 2010. V. 45. P. 1224–1230


• Reed B.C., Schwartz M.D., Xiao X. Remote sensing phenology: status and the way forward // Phenology: An Integrative Environmental Science. Ed. M.D.Schwartz.  2013. Springer. Netherlands. P. 91–113.


• Richardson, A.D., Braswell, B.H., Hollinger, D.Y., Jenkins, J.P., Ollinger, S.V. Near-surface remote sensing of spatial and temporal variation in canopy phenology / Ecology Application. 2009. V. 19. P. 1417–1428.


• Richardso A.D., Keenan T.F., Migliavacca M., Ryu Y., Sonnentag O., Toomey M. Climate change, phenology, and phenological control of vegetation feedbacks to the climate system.// Agriculture and Forest Meteorology. 2013. V. 169. P. 156–173.


• Roetzer T., Wittenzeller M., Haeckel H., Nekovar J. Phenology in central Europe—differences and trends of spring phenophases in urban and rural areas // International Journal of Biometeorology. 2000. V. 44. P. 60–66.


• Schaber J., Badeck F.W. Physiology-based phenology models for forest tree species in Germany // International Journal of Biometeorology. 2003. V. 47. P. 193–201.


• Snyder R.L., Spano D., Cesaraccio C., Duce P. Determining degreeday thresholds fromfield observations // International Journal of Biometeorology. 1999. V. 42. P. 177–182.


• Song Y., Coop L.B., Omeg M., Riedl H. Development of a phenology model for predicting western cherry fruit fly, Rhagoletis indifferens Curran (Diptera: Tephritidae), emergence in the mid Columbia area of the western United States // Journal of Asia-Pacific Entomology. 2003. V. 6 (2). P. 187–192.


• Zhao M., Peng C., Xiang W., Deng X., Tian D., Zhou X., Yu G., He H., Zhao Z. Plant phenological modeling and its application in global climate change research: overview and future challenges // Environmental Review. 2013. V. 21. P. 1–14.