ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2018, № 6, С. 403-416


МНОГОЛЕТНЯЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ АНАТОМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ГОДИЧНЫХ КОЛЕЦ ХВОЙНЫХ ПОРОД В КРИОЛИТОЗОНЕ СРЕДНЕЙ СИБИРИ
М. В. Фонти1,2, В. В. Фахрутдинова3, Е. В. Калинина2, И. И. Тычков2, М. И. Попкова2, В. В. Шишов2, А. Н. Николаев4,5
1Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр СО РАН»
660036 Красноярск, Академгородок, 50, стр. 28
E-mail: mbryukhanova@mail.ru
2Сибирский федеральный университет
660041 Красноярск, пр. Свободный, 79
3Западно-Сибирское отделение Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, филиал Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН» 630082 Новосибирск, ул. Жуковского, 100/1
4Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова
677000 Якутск, ул. Кулаковского, 48
5Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН
677010 Якутск, ул. Мерзлотная, 36


Поступила в редакцию 01.06.2017 г.
Проведен сравнительный анализ анатомических параметров годичных колец лиственницы Гмелина (Larix gmelinii (Rupr.) Rupr.), лиственницы Каяндера (Larix cajanderi Mayr.), сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) и ели сибирской (Picea obovata Ledeb.), произрастающих в криолитозоне Средней Сибири, за период с 1960 по 2011 год. Определены основные климатические факторы, влияющие на радиальный рост и анатомические параметры трахеид хвойных видов. Анализ анатомической структуры годичных колец является ключевым для понимания адаптивных особенностей ксилемы разных видов древесных растений в условиях климатических изменений. Это становится особенно важным для зоны распространения многолетней мерзлоты при ее возможной деградации.
Ключевые слова: ксилема, трахеиды, климатические факторы, структурно-функциональные изменения древесины, криолитозона.
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (14-14-00219 П) и гранта Президента Российской Федерации (МК-1589.2014.4).
DOI: 10.1134/S0024114818050030


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



  • Абаимов А.П., Бондарев А.И., Зырянова О.А., Шитова С.А. Леса Красноярского Заполярья. Новосибирск: Наука, 1997. 208 с.

  • Бенькова В.Е., Бенькова А.В. Особенности строения древесины северных популяций сибирских видов лиственницы // Лесоведение. 2006. № 4. С. 28–36.

  • Брюханова М.В., Кирдянов А.В., Свидерская И.В., Почебыт Н.П. Влияние погодных условий на анатомическую структуру годичных колец лиственницы Гмелина на севере Средней Сибири // Лесоведение. 2014. № 4. C. 36–40.

  • Ваганов Е.А. Механизмы и имитационная модель формирования структуры годичных колец у хвойных // Лесоведение. 1996. № 1. С. 3–15.

  • Ваганов E.A., Кирдянов А.В., Силкин П.П. Значение раннелетней температуры и сроков схода снежного покрова для роста деревьев в субарктической зоне Сибири // Лесоведение. 1999. № 6. С. 3-14.

  • Ваганов Е.А., Скомаркова М.В., Шульце Э.-Д., Линке П. Влияние климатических факторов на прирост и плотность древесины годичных колец ели и сосны в горах Северной Италии // Лесоведение. 2007. № 2. С. 37–44.

  • Кузьмин С.Р., Роговцев Р.В. Радиальный рост и доля поздней древесины у сосны обыкновенной в географических культурах в Западной и Средней Сибири // Сибирский лесной журнал. 2016. № 6. С. 113–125.

  • Николаев А.Н., Федоров П.П., Десяткин А.Р. Влияние гидродинамического режима мерзлотных почв на радиальный прирост лиственницы и сосны в Центральной Якутии // Сибирский экологический журнал. 2011. № 2. С. 189-201.

  • Свидерская И.В., Суховольский В.Г., Радостева Е.Ю., Кирдянов А.В. Модельная оценка оптимального соотношения между толщиной клеточной стенки и размером люмена у трахеид хвойных // Журнал Сибирского федерального университета. Биология. 2011. Т. 2. № 4. С. 183–196.

  • Симанько В.В. Особенности радиального роста и структуры годичных колец лиственницы Гмелина на полуострове Таймыр и Котуйской возвышенности. Автореф. дис. … канд. биол. наук  (спец. 03.02.08). Красноярск: 2014. Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН. 18 с.

  • Симанько В.В., Бенькова В.Е., Шашкин А.В. Применение метода «скользящих функций отклика» для выявления влияния климатических факторов на радиальный рост деревьев // Вестник КрасГАУ. 2013. № 7. С. 188-194.

  • Табакова М.А., Кирдянов А.В., Брюханова М.В., Прокушкин А.С. Зависимость прироста лиственницы Гмелина на севере Средней Сибири от локальных условий произрастания // Журнал Сибирского федерального университета. Биология. 2011. Т. 4. № 4. С. 314-324.

  • Шашкин А.В., Ваганов Е.А. Имитационная модель климатической изменчивости прироста хвойных (на примере роста сосны в степной зоне) // Экология. 1993. № 5. С. 3-10.

  • Bréda N., Huc R., Granier A., Dreyer E. Temperate forest trees and stands under severe drought: a review of ecophysiological responses, adaptation processes and long-term consequences // Annals of Forest Science. 2006. V. 63. P. 625–644.

  • Briffa K.R., Osborn T.J., Schweingruber H.F., Harris I.C., Jones P.D., Shiyatov S.G., Vaganov E.A. Low frequency temperature variations from a northern tree-ring density network // Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 2001. V. 106. No. D3. P. 2929-2941.

  • Bryukhanova M.V., Fonti P., Kirdyanov A.V., Siegwolf R.T.W., Saurer M., Pochebyt N.P., Churakova (Sidorova) O.V., Prokushkin A.S. The response of δ13C, δ 18O and cell anatomy of Larix gmelinii tree rings to differing soil active layer depths // Dendrochronologia. 2015. V. 34. P. 51-59.

  • Castagneri D., Petit G., Carrer M. Divergent climate response on hydraulic-related xylem anatomical traits of Picea abies along a 900-m altitudinal gradient // Tree Physiology. 2015. V. 5. No. 12. P. 1378-1387.

  • Davi N., Jacoby G., Wiles G. Boreal temperature variability inferred from maximum latewood density and tree-ring width data, Wrangell mountain region, Alaska // Quat. Res. 2003. V. 60. No. 3. P. 252-262.

  • Delisle G. Near-surface permafrost degradation: how severe during the 21st century? // Geophysical Research Letters. 2007.34 L09503.

  • Denne M.P. Definition of latewood according to Mork (1928) // IAWA Bulletin. 1989. V. 10. P. 59–62.

  • Eilmann B., Zweifel R., Buchmann H., Fonti P., Rigling A. Drought-induced adaptation of the xylem in Scots pine and pubescent oak // Tree Physiology. 2009. V. 29. No. 8. P. 1011–1020.

  • Fonti P., Babushkina E.A. Tracheid anatomical responses to climate in a forest-steppe in Southern Siberia // Dendrochronologia. 2016. V. 39. P. 32–41.

  • Gartner B. Patterns of xylem variation within a tree and their hydraulic and mechanical consequences. Plant stems: Physiology and Functional Morphology. Academic Press, San Diego, 1995. P. 125–149.

  • Hacura J., Gryc V., Vavrčík H., Hozová J., Urban J. The effect of drought on cell wall thickness and radial dimension of tracheids of Picea abies (L.) Karst. // Wood Research. 2015. V. 60. No. 2. P. 175-188.

  • Holmes R.L. Computer-assisted quality control in tree-ring dating and measurement // Tree Ring Bulletin. 1983. V. 43. P. 69–78.

  • IPCC 2013. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / Eds. T.F. Stocker, D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex, P.M. Midgley. Cambridge, 2013. UK: Cambridge University Press, New York, NY, USA, 1535 p.

  • Iverson L.R., Prasad A.M. Potential changes in tree species richness and forest community types following climate change // Ecosystems. 2001. V. 4. No. 3. P. 186–199.

  • Jagels S.R., Visscher G.E. A synchronous increase in hydraulic conductive capacity and mechanical support in conifers with relatively uniform xylem structure // American Journal of Botany. 2006. V. 93. No. 2. P. 179–187.

  • Kujansuu J., Yasue K., Koike T., Abaimov A.P., Kajimoto T., Takeda T., Tokumoto M., Matsuura Y. Responses of ring widths and maximum densities of Larix gmelinii to climate on contrasting north- and south-facing slopes in central Siberia // Ecological Research. 2007. V. 22. No. 4. P. 582–592.

  • Lloyd A.H., Bunn A.G. Responses of the circumpolar boreal forest to 20th century climate variability // Environmental Research Letters. 2007. V. 2. No. 4, 045013.

  • Martin-Benito D., Beeckman H., Cañellas I. Influence of drought on tree rings and tracheid features of Pinus nigra and Pinus sylvestris in a mesic Mediterranean forest // European Journal of Forest Research. 2013. V. 132. No. 1. P. 33-45.

  • Ohse B., Jansen F., Wilmking M. Do limiting factors at Alaskan tree lines shift with climate regimes? // Environmental Research Letters. 2012. V.7. No. 1. 015505.

  • Panyushkina I.P., Hughes M.K., Vaganov E.A., Munro M.A.R. Summer temperature in northeastern Siberia since 1642 reconstructed from tracheid dimensions and cell numbers of Larix cajanderi // Canadian Journal of Forest Research. 2003. V. 33. No. 10. P. 1905–1914.

  • Rinn F. Tsap V 3.6 Reference manual: computer program for tree-ring analysis and presentation. 1996. Germany, Heidelberg. 263 p.

  • Romanovsky V.E., Kholodov A.L., Marchenko S.S., Oberman N.G., Drozdov D.S., Malkova G.V., Moskalenko N.G., Vasiliev A.A., Sergeev D.O., Zheleznyak M.N. Thermal state and fate of permafrost in Russia: First results of IPY (plenary paper) // Proceedings of the Ninth International Conference on Permafrost (eds. In: D.L. Kane, E.M. Hinkel). Fairbanks, Alaska, USA: Institute of Northern Engineering, 29 June–3 July 2008. V. 2. P. 1511–1518.

  • Serreze M.C., Walsh J.E., Chappin III F.S., Osterkamp T., Dyurgerov M., Romanovsky V., Oechel W.C., Morison J., Zhang T., Barry R.G. Observational evidence of recent change in the northern high-latitude environment // Climatic Change. 2000. V. 46. No. 1-2. P. 159-207.

  • Shishov V.V., Tychkov I.I., Popkova M.I., Ilyin V.A., Bryukhanova M.V., Kirdyanov A.V. VS-oscilloscope: a new tool to parameterize tree radial growth based on climate conditions // Dendrochronologia. 2016. V. 39. P. 42-50.

  • Shur Y.L., Jorgenson M.T. Patterns of permafrost formation and degradation in relation to climate and ecosystems // Permafrost and Periglacial Processes. 2007. V. 18. No. 1. P. 7–19.

  • Sperry J.S., Hacke U.G., Pittermann J. Size and function in conifer tracheids and angiosperm vessels // American Journal of Botany. 2006. V. 93. P. 1490–1500.

  • Tchebakova N.M., Rehfeldt G., Parfenova E.I. From vegetation zones to climatypes: Effects of climate warming on Siberian ecosystems // Permafrost ecosystems: Siberian larch forests (eds. A. Osawa, O.A. Zyryanova, Y. Matsuura, T. Kajimoto, R.W. Wein). Ecological Studies 209. Berlin; Heidelberg; N. Y. Springer-Verlag, 2010. P. 427-446.

  • Vaganov E.A., Hughes M.K., Shashkin A.V. Growth Dynamics of Conifer Tree Rings: Images of Past and Future Environments. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 2006. 358 p.

  • Ziaco E., Biondi F., Heinrich I. Wood cellular dendroclimatology: testing new proxies in Great Basin Bistlecone pine // Frontiers in Plant Science. 2016. Vol. 7. P. 1602.