Оценка фитомассы смешанного древостоя на Камчатке методом дендрохронологии

Представлены результаты работ по определению фитомассы древостоев Камчатки и скорости их углеродного депонирования на основе дендрохронологического метода. Для Камчатского полуострова на сегодняшний день нет данных измерений фитомассы, с помощью которых можно было бы построить породоспецифичные региональные аллометрические зависимости. Проблема отсутствия данных решалась с помощью привлечения рядов измерений из ближайших районов (Магаданская область и горы Сихотэ-Алиня). Реконструкция значений фитомас- сы основана на данных ширины годичных колец тополя, березы, лиственницы и измеренных в полевых условиях диаметров стволов. В работе показано, что динамика фитомассы определяется двумя параметрами: изменчивостью летних температур воздуха и антропогенным фактором. Обнаруженная нами положительная связь с температурой воздуха лета у хронологий по ширине годичных колец тополя, березы и лиственницы является весомым доказательством вклада этого параметра в изменчивость фитомассы. Обнаружено, что связь фитомассы с температурой ослабевает в 1940-е и 1960-е годы, когда зафиксированные массовые рубки и пожары в районе с. Эссо привели к увеличению прироста за счет увеличения освещенности. Ряды полученной в работе реконструкции фитомассы и чистой первичной продукции практически полностью совпадают за общий 22-летний период. Учитывая, что оба ряда получены независимыми друг от друга методами — на основе ширины годичных колец и данных дистанционного зондирования земли, можно говорить о высокой достоверности предлагаемой в исследовании реконструкции. Короткие ряды данных чистой первичной продукции, полученные по данным дистанционного зондирования земли, не позволяют оценить долгопериодные изменения, поскольку охватывают лишь последние десятилетия, в то время как дендрохронологический метод сможет дать оценку фитомассы за несколько столетий.

1. Алексеев В.А., Шамшин В.А. Об экологии и структуре каменноберезовых лесов Камчатки // Ботанический журн. 1972. Т. 57. № 9. С. 1055–1068.

2. Взнуздаев Н.А., Карпачевский Л.О. Характеристика водно-физических свойств и водного режима лесных почв Центральной части долины р. Камчатки (на примере Козыревского лесничества) // Почвоведение. 1961. № 10. С. 30–43.

3. Долгова Е.А, Семеняк Н.С., Джaлиашвили Т.Г., Бичурин Р.Р., Соломина О.Н., Михаленко В.Н., Воробьев М.А. Дендроклиматические исследования на полуострове Камчатка: матер. науч. конф. (Москва, ноябрь 2023). М., 2023. 210 с.

4. Завадская А.В., Николаева Е.А., Сажина В.А., Шпиленок Т.И., Шувалова О.А. Экономическая оценка природных ресурсов и экосистемных услуг Кроноцкого заповедника и Южно-Камчатского заказника. Петропавловск-Камчатский, 2017. 244 с.

5. Зонн С.В., Карпачевский Л.О., Стефин В.В. Лесные почвы Камчатки. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 255 с.

6. Камчатское управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (2020). Краткое описание климатических особенностей полуострова Камчатка. http://kammeteo.ru/gms9.html (дата обращения 10 июня 2024 г.).

7. Касаткин А.С., Жанабаева А.С., Иванов А.В., Пауков Д.В., Акимов Р.Ю. Надземная фитомасса деревьев в лесах южного Сихотэ-Алиня // Эко-потенциал. 2016. № 13. С. 32–36.

8. Кнорре А.А. Интеграционные подходы и методы дендрохронологии в изучении динамических процессов наземных экосистем разного типа. Дисс. ... д-ра биол. наук. Красноярск: Сибирский фед. ун-т, 2022. 273 с.

9. Москалюк Т.А. Фитомасса модельных деревьев как основа изучения биологической продуктивности лесов Магаданской области // Эко-потенциал. 2015. № 10. С. 18–24.

10. Мосолов В.И. Сохранение диких северных оленей на Камчатке // Rangifer. 2000. С. 95–98.

11. Нешатаева В.Ю. Растительность полуострова Камчатка. М: Изд-во науч. изданий КМК, 2009. 537 с.

12. Терлецкая А.Т. Растительный покров Дальнего Востока: учеб. пособие. Хабаровск: Изд-во Тихоокеанского гос. ун-та, 2013. С. 58–66.

13. Усольцев В.А. Фитомасса модельных деревьев лесообразующих пород Евразии: база данных, климатически обусловленная география, таксационные нормативы. 2016. 336 с.

14. Усольцев В.А. Фитомасса модельных деревьев для дистанционной и наземной таксации лесов Евразии. 2023. 324 с.

15. Уткин А.И., Замолодчиков Д.Г., Честных О.В. Органический углерод лиственничных лесов России // Хвойные бореальной зоны. 2003. Т. 21. № 1. С. 66–76.

16. Федотов С.А., Масуренков Ю.П. Действующие вулканы Камчатки. В 2-х т. М.: Наука, 1991. 302 с.

17. Швиденко А.З., Щепащенко Д.Г. Углеродный бюджет лесов России // Сибирский лесной журн. 2014. № 1. C. 69–92.

18. Babst F., Poulter B., Trouet V., Tan K., Neuwirth B., Wilson R., Frank D. Site-and species-specific responses of forest growth to climate across the European continent // Global Ecology and Biogeography. 2013. Vol. 22. № 6. P. 706–717.

19. Babst F., Bouriaud O., Alexander R., Trouet V., Frank D. Toward consistent measurements of carbon accumulation: A multi-site assessment of biomass and basal area increment across Europe // Dendrochronologia. 2014. Vol. 32. № 2. P. 153–161.

20. Bakker J.D. A new, proportional method for reconstructing historical tree diameters // Canadian J. of Forest Research. 2005. Vol. 35. № 10. P. 2515–2520.

21. Beer C., Reichstein M., Tomelleri E., Ciais P., Jung M., Carvalhais N., Papale D. Terrestrial gross carbon dioxide uptake: global distribution and covariation with climate // Science. 2010. Vol. 329. № 5993. P. 834–838.

22. Bouriaud O., Bréda N., Dupouey J., Granier A. Is ring width a reliable proxy for stem-biomass increment? A case study in European beech // Canadian J. of Forest Research. 2005. Vol. 35. № 12. P. 2920–2933.

23. Bunn A.G. A dendrochronology program library in R (dplR) // Dendrochronologia. 2008. Vol. 26 (2). P. 115–124.

24. Deck C., Wiles G., Frederick S., Matsovsky V., Kuderina T., D’Arrigo R., Wiesenberg N. Climate response of larch and birch forests across an elevational transect and hemisphere-wide comparisons, Kamchatka Peninsula, Russian Far East // Forests. 2017. Vol. 8. № 9. P. 315–332.

25. Doležal J., Ishii H., Vetrova V.P., Sumida A., Hara T. Tree growth and competition in a Betula platyphylla–Larix cajanderi post-fire forest in central Kamchatka // Annals of Botany. 2004. Vol. 94. № 3. P. 333–343.

26. Harris I., Jones P.D., Osborn T.J., Lister D.H. Updated high-resolution grids of monthly climatic observations–the CRU TS3. 10 Dataset // Int. J. of Climatology. 2014. Vol. 34 (3). P. 623–642.

27. Holmes R.L. Computer-assisted quality control in treering dating and measurement // Tree-Ring Bull. 1983. № 43. P. 69–78.

28. IPCC I. Guidelines for national greenhouse gas inventories / National Greenhouse Gas Inventories Programme / H.S. Eggleston, L. Buendia, K. Miwa, T. Ngara, K. Tanabe (Eds.). Japan: IGES, 2006.

29. Jacoby G., Solomina O., Frank D., Eremenko N., Arrigo R. Kunashir (Kuriles) Oak 400-year reconstruction of temperature and relation to the Pacific Decadal Oscillation // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2004. Vol. 209. № 1–4. P. 303–311.

30. Kasischke E.S. Boreal ecosystems in the global carbon cycle // Fire, climate change, and carbon cycling in the boreal forest. NY: Springer, 2000. P. 19–30.

31. Korneva I.A., Toropov P.A., Muraviev A.Y., Aleshina M.A. Climatic factors affecting Kamchatka glacier recession // Int. J. of Climatology. 2024. Vol. 44. № 2. P. 345–369.

32. Larsson L. CooRecorder and Cdendro programs of the CooRecorder/Cdendropackage version 7.6. 2013. http://www.cybis.se/forfun/dendro/

33. Lockwood B.R., Maxwell J.T., Robeson S.M., Au T.F. Assessing bias in diameter at breast height estimated from tree rings and its effects on basal area increment and biomass // Dendrochronologia. 2021. Vol. 67. P. 125844.

34. Martin P.H., Nabuurs G.J., Aubinet M., Karjalainen T., Vine E.L., Kinsman J., Heath L.S. Carbon sinks in temperate forests // Annual Review of Energy and the Environment. 2001. Vol. 26. № 1. P. 435–465.

35. Suzuki H. Estimation of aboveground and belowground carbon stock in a forest of Northern Hokkaido. Poc. Doc, Hokkaido Univ., Japan. 2012.

36. Takagi K., Kotsuka C., Fukuzawa K., Kayama M., Makoto K., Watanabe T., et al. Allometric relationships and carbon and nitrogen contents for three major tree species (Quercus crispula, Betula ermanii, and Abies sachalinensis) in Northern Hokkaido, Japan // Eurasian J. of Forest Research. 2010. Vol. 13. № 1. P. 1–7.

37. Running S., Zhao M. MODIS/Terra Net Primary Production Gap-Filled Yearly L4 Global 500m SIN Grid V061. 2021, distributed by NASA EOSDIS Land Processes Distributed Active Archive Center. https://doi.org/10.5067/MODIS/MOD17A3HGF.061 (accessed 10.10.2024).

38. Usoltsev V.A., Chasovskikh V.P., Bogoslovskaya О.А., Noritsina Yu.V., Galako V.A., Terekhov G.G. Estimating Forest Carbon Stock in Alpine and Arctic Ecotones of the Urals // Siberian J. of Forest Sci. 2014. № 5. P. 77–92.

39. Wigley T.M., Briffa K.R., Jones P.D. On the average value of correlated time series, with applications in dendroclimatology and hydrometeorology // J. of Applied Meteorology and Climatology. 1984. Vol. 23. № 2. P. 201–213.

40. Zang C., Biondi F. Treeclim: an R package for the numerical calibration of proxy-climate relationships // Ecography. 2015. Vol. 38 (4). P. 431–436. http://cran.r-project.org/

41. Zianis D. Predicting mean aboveground forest biomass and its associated variance // Forest Ecology and Management. 2008. Vol. 256. № 6. P. 1400–1407.