Между климатом и ростом

Каким климатическим факторам могут быть подвержены популяции пицундской сосны в Крыму и на Кавказе в условиях глобального потепления – нацелено выяснить исследование екатеринбургских ученых из ИЭРиЖ УрО РАН и УрФУ.

Последствия глобальных климатических изменений рассматриваются специалистами многих сфер знания. Повышение среднегодовых температур воздуха и изменение режима увлажнения вызывают опасения и стали предметом публичного обсуждения климатической тематики. Ученые-биологи и экологи озабочены зависимостью прироста древесных растений и продолжительностью их жизни от температуры. Как правило, наблюдаемые изменения в условиях глобального потепления изучаются в северных пределах распространения деревьев. Однако подобные явления можно обнаружить и в южных регионах.

Так, команда уральских ученых провела дендроэкологическое исследование, объектом изучения которого стала сосна пицундская (Pinus brutia var. pityusa (Steven) Silba). Этот вид занесен в Красную книгу, ареал которого сокращается из-за изменений условий обитания.

Данная работа осуществляется в рамках инициативного проекта РФФИ 18-05-01110 «Географическая трансформация климатического сигнала в радиальном приросте близкородственных видов р. Pinus на границе ареалов» (2018 по 2020 гг.). В проекте принимали участие сотрудники Института экологии растений и животных УрО РАН (г. Екатеринбург), Уральского федерального университета им. Б.Н. Ельцина (г. Екатеринбург) и ГНУ "Института экологии Академии наук Абхазии" (г. Сухум). Анализ древесно-кольцевых хронологий по деревьям, произрастающим в различных климатических условиях на южном берегу Крыма и Черноморском побережье Кавказа, свидетельствует о влиянии климата на радиальный прирост пицундской сосны. Планируется на основе полученных данных дать оценку современному состоянию реликтовых сообществ сосны на северо-восточном побережье Черного моря. Предварительные результаты исследований опубликованы в международном рецензируемом издании DENDROCHRONOLOGIA (VOLUME 64, DECEMBER 220, 125763.“CLIMATIC RESPONSES OF PINUS BRUTIA ALONG THE BLACK SEA COAST OF CRIMEA AND THE CAUCASUS”).

Руководитель проекта, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории дендрохронологии Института экологии растений и животных УрО РАН, научный сотрудник Уральского федерального университета им. Б.Н. Ельцина (г. Екатеринбург) – Владимир Витальевич Кукарских – сообщил о том, почему важно исследовать воздействие изменения климата на лесные экосистемы в южных регионах страны и каковы выявлены климатические факторы, которые влияют на рост сосны пицундской.

В связи с чем изучение древесных растений на территории южных регионов (Крыма и Кавказа) представляет большой интерес для оценки динамики климатических факторов?

«Это может показаться несколько странным, но наиболее благоприятные с точки зрения проживания человека области, с точки зрения дендроклиматологии изучены хуже, чем более суровые. Для изучения какого-либо биологического процесса необходимо подобрать подходящий объект исследования. Если ты хочешь изучать влияние климата на рост растений (в частности, древесных), то будь добр отправляться туда, где климат оказывает на них наибольшее влияние. Мы страна скорее северная, поэтому как-то сподручнее делать это на северных границах распространения видов. К примеру, изучению реакции деревьев на климат в северных широтах посвящено очень много работ. К тому же, у нас на севере деревья растут медленнее, и могут доживать до 1000 лет и более. Однако не стоит забывать, что на юге древесная растительность также сменяется степной, как на севере тундрой, поэтому выбор южных районов также оправдан с экологической точки зрения, просто там сигнал другой – на осадки.  Чисто теоретически предполагалось, что условия увлажнения должны каким-то образом ограничивать рост деревьев в Крыму, где осадков мало, и слабо влиять на рост деревьев того же вида на побережье Кавказа, где осадков в 1,5-3 раза больше», – пояснил Владимир Кукарских.

Выбранные учеными районы перспективны для исследований, а полученные данные будут характеризоваться новизной. Кукарских обращает внимание на данный факт: «Это просто удивительно, почему никто не пытался решить данную задачу. Более того, сосна калабрийская занесена в Красную книгу и любая дополнительная информация по данному виду ценна не только с научной точки зрения, но и может быть интерпретирована в целях охраны».

Полевые наблюдения и сбор данных проходили на территории Крыма и Черноморского побережья Кавказа в течение 4 полевых сезонов (в 2011-2012 гг. на побережье Кавказа и в 2018-2019 гг. в Крыму).

«Сбор материала проводился маршрутным методом, т.е. мы обходили участки, где произрастает сосна, отбирая наиболее старые деревья с минимумом повреждений, которые, кстати достаточно часто встречаются (в основном, пожарные подсушины). Метод сбора образцов очень щадящий, дереву не наносится вреда и отверстие от бура, которым отбирают керн быстро затягивается смолой.  Собирать материал в районах с развитой инфраструктурой, конечно, намного комфортнее, чем, например, в районах крайнего севера, к тому же работы можно выполнять уже в апреле-мае, когда на Урале еще лежит снег – это позволяет продлевать полевой сезон и совмещать сбор материала сразу в нескольких регионах», – уточнил уральский исследователь.

Полученный материал дает ученым основания для изучения влияния климатических факторов на радиальный прирост сосны пицундской. По словам Владимира Кукарских, «в основе метода лежит тот факт, что рост растений зависит от внутренних (это нам менее интересно), а главное, внешних факторов. И какой-то из них, согласно закону Либиха, является лимитирующим. Вторым важным моментом является то, что древесные растения в условиях, где присутствует смена времен года, т.е. сезонность, образуют годичные кольца. Имея ряд измерений по годичным кольцам, можно связать физическое параметры каждого конкретного кольца с условиями, в течение которого оно формировалось».

Есть ли отличия для крымских популяций пицундской сосны и прикавказских? От чего это зависит?

«Мы выявили значительные отличия в отклике популяций сосны, произрастающих в Крыму и на побережье Кавказа. В пицундской реликтовой роще сосна практически не реагирует на климат, поскольку растет на песчаной почве, насыщаемой грунтовыми водами, осадков выпадает более 1600 мм за год – субтропики, поэтому и деревья там выглядят просто невероятно – многие более 1,5 метров в диаметре! Чуть получше чувствует себя сосна в Гагре и Джанхоте – осадков там уже меньше, но все же хватает, потому и сигнал, хоть и слабый, но есть. А вот в Крыму, где сосна растет на выходах известняков под палящим солнцем, да при малом количестве осадков рост гораздо медленнее, и деревья чутко реагируют на влагообеспеченность», – отметил ученый.

Вообще научный интерес ученых к сосне пицундской (Pinus brutia var. pityusa) – разновидности калабрийской сосны –  обусловлен (помимо того, что этот вид древесной породы является наиболее подходящим объектом в регионе исследований и имеет статус краснокнижного вида) в силу  таких определяющих критериев, как максимальный возраст деревьев (до 300 лет в Крыму) и сильный климатический сигнал, содержащийся в годичных кольцах.

В будущем планируется продолжить исследования по изучению радиального прироста деревьев. «На самом деле, в Крыму и на Кавказе находятся границы еще двух близких видов сосны – обыкновенной и чёрной, так, что данная статья лишь открывает серию работ, посвященную изучению радиального прироста деревьев в данном регионе. Я надеюсь, что дальнейший анализ уже полученных нами результатов внесет вклад в понимание реакции биоты на климатические изменения», – выразил мнение Владимир Кукарских.

Ожидается, что новые данные о влиянии климатических факторов на рост реликтовых популяций вида р. Pinus на Черноморском побережье помогут понять и спрогнозировать развитие древесных растений в контексте лесных экосистем.