Ученые климатического НОЦ «Енисейская Сибирь» «разговорили» кедр
Уникальное исследование анатомической структуры древесины сибирского кедра провел научный коллектив ученых Сибирского федерального университета под руководством научного руководителя климатического Научно-образовательного центра мирового уровня «Енисейская Сибирь» академика Евгения Ваганова совместно с индийскими коллегами. Ученые опровергли мнение о бесполезности кедровой древесины для дендрохронологического анализа.
Измерение клеток древесины кедра стало ключом для выявления связи между ростом этого дерева в зоне высокогорья и климатом. Были созданы модели реконструкции температуры и длительности теплого сезона. В перспективе эти реконструкции могут быть полезными в планировании стратегии развития сельского хозяйства. Работы выполнены в рамках госзадания Минобрнауки России. Научная статья опубликована в журнале Forests.
Сибирская сосна, знакомая большинству под названием «сибирский кедр», — один из широко распространенных в таежных лесах России видов хвойных. Однако дендрохронологические исследования кедра проводятся очень редко. Почему — объясняет заведующая дендроэкологической лабораторией Хакасского технического института — филиала Сибирского федерального университета (г. Абакан) Дина Жирнова.
«Влияние на рост деревьев быстро меняющихся факторов среды, например, климатических, приводит к таким же быстрым колебаниям ширины годичных колец. Например, у известной своей чувствительностью лиственницы сибирской в суровых условиях соседние кольца могут различаться по ширине на 50%. И это среднее значение за всю продолжительность жизни дерева, а при экстремальных событиях прирост может увеличиваться или падать по сравнению с предыдущим годом в несколько раз. Но некоторые виды деревьев, в том числе европейская и сибирская кедровые сосны, имеют более стабильный рост. Их средняя чувствительность может быть 10% и менее даже на границах ареала, где влияние климата должно быть сильным. А еще у этих видов кольца имеет более однородную структуру, а значит, сложно использовать измерения некоторых других показателей годичного кольца. Поэтому сибирский кедр считается бесперспективным с точки зрения дендрохронологии. Но мы все-таки нашли способ расшифровать информацию, содержащуюся в его кольцах», — рассказывает Дина Жирнова.
В лаборатории, помимо традиционных дендрохронологических исследований, много внимания уделяют более новому смежному направлению — анализу анатомии древесины в масштабе отдельных клеток. Сбор анатомических данных включает взятие образцов, получение очень тонких срезов древесины, их фотографирование с большим увеличением и измерения. Это весьма длительный, кропотливый и затратный процесс, поэтому в мире не так много научных коллективов, специализирующихся в области анатомии древесины. И, как правило, эти измерения ограничивают несколькими десятилетиями. Поэтому полученные в лаборатории анатомические измерения длительностью в несколько столетий можно считать уникальными.
Древесина хвойных состоит из трахеид — клеток, похожих на тонкие длинные трубочки, выстроенных ровными рядами. Ученые пересчитывают все клетки в таком ряду под микроскопом на срезах древесины и измеряют их размеры. Эти измерения в перспективе могут позволить получить более детальное описание условий во время роста годичного кольца. С другой стороны, большое количество принимаемых во внимание переменных создает проблемы, так как они могут зависеть друг от друга. А поскольку количественная анатомия древесины начала становление только с развитием информационных технологий, ее методология находится в процессе разработки и обоснования.
Анатомию кедра сибирского ученые исследовали на верхней границе леса вблизи Саянского перевала (Западный Саян). Кедр — долгоживущее дерево, поэтому полученные ряды анатомических измерений имеют рекордную длительность в почти пять веков (495 лет). Интересно, что и в клеточных хронологиях кедра «быстрые» колебания оказались невелики. Зато выяснилось, что прирост и особенно структура годичного кольца хорошо улавливает изменения климата длительностью в десятилетия и больше.
На основе предложенного метода научный коллектив построил модели реконструкции температуры и длительности теплого сезона. Далее эти реконструкции могут быть полезными при планировании стратегии развития сельского хозяйства — в частности, предсказать, какие виды и сорта сельскохозяйственных культур станут наиболее успешными из-за происходящих изменений климата. Также можно будет предположить количество осадков, засухи, продолжительность вегетационного сезона культурных растений.
