Введение к работе
. Научная проблема. В настоящее время в исследованиях прошлых колебаний условий среды и климата, которые являются базой для оценки естественных и антропогенных изменений, все больше используются косвенные источники информации. В рамках Проекта прошлых глобальных изменений среды (PAGES) - Международной Геосферно-Биосферной Программы (IGBP) определены два приоритетных направления (Hughes, 1995):
-
Прямые и косвенные данные о глобальных изменениях на планете с высоким (год, сезон) временным разрешением за последние два тысячелетия.
-
Данные о глобальных изменениях за несколько сот тысячелетий с низким (сотни, тысячи лет) временным разрешением.
Высокоширотные районы северного полушария представляют наибольший интерес для оценки естественных и антропогенных изменений температуры воздуха, роста и продуктивности лесотундровых экосистем, условий возобновления и динамики границ лесорастительных'зон, вследствии того, что экосистемы полярных широт обладают наибольшей чувствительностью к ожидаемому глобальному потеплению климата (Будыко и Др., 1987).
Суть задачи и ее место в общей проблеме. Важный вклад в решение проблем реконструкции глобальных и региональных изменений среды и климата вносят дендроклиматические исследования. Высокая степень временного разрешения (год, сезон) с надежной количественной оценкой климатических параметров делают дендрохронологические данные одним из важнейших составляющих международного Проекта прошлых глобальных изменений. В нескольких районах циркумполярной области Северного полушария ведущие дендрохронологические лаборатории мира начали работы по созданию сверх-длительных (несколько тысячелетий) древесно-кольцевых хронологий для реконструкции летней температуры воздуха за период голоцена (Briffa et al, 1992; Shiyatov et al, 1994; Vaganov et al, 1997). Определены ключевые районы: Аляска, две точки на севере Канады, три на севере Евразии. Восточная часть Таймыра и Путорана является одним из таких ключевых районов. Здесь, в условиях континентального климата растущие ныне деревья достигают возраста в 600 и более лет, на верхней границе леса
обнаружено достаточное количество остатков давно отмерших деревьев, сохранившихся на дневной поверхности в течении более чем 1500 лет, в аллювиальных вечномерэлых отложениях пойменных и надпойменных терасс имеется много полуископаемой древесины голоценового возраста (Ловелиус, 1979; Ваганов и др., 1996а,б, 1997а; Vaganov et at, 1997; Schweingruber et al., 1997). В 1993 году к совместным дендрохронологическим исследованиям на охраняемой и сопредельной территориях Таймырского биосферного заповедника приступили сотрудники заповедника и лаборатории дендрохронологии Института леса им. В.М. Сукачева СО РАН (г. Красноярск). Цель исследования. Изучить закономерности климатически обусловленных длительных колебаний радиального прироста лиственницы восточного Таймыра и Путорана и оценить информативность длительной древесно-кольцевой хронологии как косвенного источника информации прошлых глобальных изменений среды и климата. Задачи исследования:
-
Построить длительную (2-х тысячелетнюю) древесно-кольцевую хронологию для восточной части Таймыра и Путорана по годичным кольцам ныне живущих деревьев, остаткам давно отмерших деревьев и полуископаемой древесине аллювиальных отложений.
-
Выявить закономерности в погодичной и многолетней изменчивости радиального прироста деревьев и оценить их циклические составляющие.
-
Выявить климатический сигнал содержащийся в изменчивости прироста и провести реконструкцию климатических переменных.
-
Оценить информативность полученной древесно-кольцевой хронологии как косвенного источника прошлых изменений условий среды и климата.
-
Исследовать и оценить потенциал полуископаемой древесины из аллювиальных отложений района исследований для построения непрерывной древесно-кольцевой хронологии на период голоцена.
Научная новизна. Построена древесно-кольцевая хронология для восточной части Таймыра и Путорана, длительностью 1959 лет (с 38 по 1996 годы нашей эры). Установлено, что на верхней границе леса, в условиях континентального климата, остатки давно отмерших деревьев сохраняются на дневной поверхности на месте произрастания в течении более чем 1500 лет, структура древесины их пригодна для дендроклиматических исследований. Проведен
сравнительный анализ временных рядов, построенных с использованием различных методов стандартизации возрастных особенностей в радиальном приросте модельных деревьев. Исследована частотно-временная структура многолетних колебаний прироста, достоверно установлены сверхвековые циклы, показано, что в колебаниях прироста значимые экстремумы объясняются наложением циклов различной длительности. Выявлены основные внешние факторы, определяющие высоко- и низкочастотные изменения прироста деревьев в исследуемом районе. Выполнена реконструкция прошлых изменений ранне-летней и среднегодовой температуры воздуха для территории восточного Таймыра и Путорана в течении последних двух тысячелетий. Определена информативность полученной древесно-кольцевой хронологии как важного косвенного источника прошлых глобальных изменений климата Северного полушария. Практическое значение. Полученная древесно-кольцевая хронология позволяет точно датировать образцы древесины последних двух тысячелетий, собранные на обширной территории восточной части Таймыра и Путорана и может быть использована для датировки древесного материала, содержащего отчетливо различимые годичные кольца, в археологических, этнографических и иных исследованиях, для калибровки радиоуглеродных дат. Установленная тесная зависимость между приростом деревьев и климатическими параметрами позволяет оценить естественные колебания климата и выявить долю антропогенной составляющей. Полученная древесно-кольцевая хронология позволяет проводить сравнение и калибровку иных косвенных источников климатической информации, обладающих меньшим временным разрешением. Количественные реконструкции климата,- адекватность и добротность которых подтверждена на независимых выборках, представляют интерес для специалистов в области экологического мониторинга, климатологии, палеоклиматологии и палеогеографии.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на семинарах лаборатории дендрохронологии Института леса СО РАН (г. Красноярск), лаборатории дендрохронологии: Института экологии растений и животных УрО РАН (г. Екатеринбург), на V международном азиатско-тихоокеанском совещании по дендрохронологическим исследованиям (Цукуба, Япония, 1995), на международном совещании IGBP «Пространственно-
временные характеристики изменений экосистем высоких широт» {Красноярск,
Россия, 1997), на международном рабочем совещании по анализу годичных
колец (Чонджу, Южная Корея, 1997).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано и находится в печати
6 статей.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести