Материал: 3946

11

ные и выпадающие кольца и определяют их местоположение. На зачищенной поверхности спила или керна кольцо каждого десятилетия (1990, 1980, 1970 и т.д.) маркируется одной точкой, каждого пятидесятилетия (1950) - двумя, каждого столетия (2000) - тремя. Точки удобнее ставить в более широкой части годичного кольца: у сосны – это светлая ранняя (весенняя) древесина, у дуба – темная, плотная поздняя (летняя) древесина. Для маркировки можно использовать химический карандаш, капиллярную ручку, шариковую ручку и т.п. Если известен год и месяц взятия образца (год формирования внешнего кольца), то датировка остальных колец производится при помощи обратного отсчета. В том случае, когда визуальная датировка затруднена ввиду слабой изменчивости ширины колец или большого количества ложных и выпадающих, строят и сопоставляют графики изменения ширины годичных колец.

Измерение ширины годичных колец.

Ширина годичных колец сдатированных образцов измеряется окулярмикрометренной шкалой. Одно большое деление шкалы = 1 мм, одно маленькое деление = 0,1 мм. Точность измерений – 0,05 мм. Важно точно определить границы годичного кольца определённого года (ранней + поздней древесины). Измерения следует проводить от периферии к центру образца, а начинать с последнего (внешнего) кольца. Если образцы отбирались в течение вегетационного периода (во время формирования годичного кольца), то последнее кольцо измеряется, но в дальнейшие расчеты не включается. Ширина годичных колец измеряется перпендикулярно к годичным слоям. При бурении возрастной бурав не всегда попадает в сердцевину дерева, а проходит на некотором расстоянии от нее. На таких образцах можно использовать "косые" годичные кольца возле центра образца, обязательно измеряя их перпендикулярно к годичным слоям. Данные измерений округляются до десятых долей миллиметра и заносятся в таблицу (прилож. 4).

ТЕМА 3 (2 часа)

Принципы построения дендрошкал. Синхронизация данных измерений. Построение графиков радиального прироста.

Расчет средних значений прироста для насаждений

Цель работы: познакомиться с принципами построения дендрошкал. Синхронизировать данные собственных измерений ширины годичных колец с дендрограммой прироста сосны. Освоить построение графиков прироста. Освоить расчет средних значений радиального прироста для насаждения.

Приборы и материалы: микрокалькуляторы, карандаши, линейки, миллиметровая бумага.

12

Эталонные дендрошкалы – это таблицы изменчивости ширины годичных колец в абсолютных единицах или в годичных индексах, рассчитанных с применением любого корректного способа для исключения влияния фактора возраста.

Как правило, дендрошкалы строятся на основании данных измерений не менее 10 деревьев одной породы, возрастом не менее 100 лет, одного района и одного типа лесорастительных условий. Годичные кольца отдельных деревьев неодинаково отражают закономерности прироста совокупности лесонасаждений. Эталонные дендрошкалы, если они получены на массовом материале, сравнительно хорошо отражают изменчивость радиального прироста в зависимости от влияния климатических факторов. Сравнение изменчивости радиального прироста отдельных деревьев с дендрошкалами, созданными для той же древесной породы при сходных лесорастительных условиях, помогает выделить деревья, наилучшим образом отражающие изменения прироста совокупностей насаждений и, следовательно, климатических факторов.

Изменчивость прироста у разных древесных пород в различных лесорастительных условиях в разных районах страны имеет свои особенности. По данным Т.Т. Битвинскаса (1974), для сосны обыкновенной в условиях Литвы отмечен высокий показатель синхронности (показатель сходства) дендрошкал на удалении до 80 км друг от друга. На расстоянии 100 - 160 км синхронность заметно снижается, а на расстоянии более 200 км практически исчезает. П.А. Феклистов, В.Н. Евдокимов, В.М. Барзут (1997) для той же породы в северной подзоне тайги отмечают высокую синхронность в динамике прироста на расстоянии до 400 км, при этом указанными авторами обнаружена синхронность динамики прироста в разных типах леса (абсолютные величины прироста заметно отличались).

В климатических районах со сходным режимом атмосферной циркуляции хронологии древесных колец совпадают между собой на очень значительном расстоянии (до 1000 км). Обнаружено сходство хронологий годичных колец деревьев, произрастающих на Аляске и Полярном Урале. Близкие хронологии прироста древесных пород характерны для северного предела леса (от Камчатки до Кольского полуострова), где лимитирующим фактором на всем протяжении является температура воздуха (Ловелиус,1979; Таранков, 1991).

Если дендрошкала создана по десяткам и сотням образцов древесины, собранных в сравнительно однородных лесорастительных условиях, график индексов средней ширины годичных колец, является достаточно надежным средством синхронизации кривых прироста деревьев (Битвинскас, 1974, стр. 74).

Студентам предлагается построить в тетради совмещенную диаграмму (масштаб по оси ординат выбрать произвольно, с учетом изменчивости значений прироста своего образца) и сравнить данные

13

собственных измерений ширины годичных колец (в мм) с дендрограммой прироста, составленной Матвеевым С.М. для сосны обыкновенной в свежих борах и суборях Центральной лесостепи (приложения 5, 6). Особое внимание следует уделить годам с максимальными и минимальными значениями прироста, выявить годы, наиболее удачные для синхронизации рядов прироста.

Графики радиального прироста деревьев строятся на миллиметровой бумаге. По оси абсцисс откладываются календарные годы, по оси ординат – ширина годичных колец в мм ( i ), также строятся графики ширины поздней древесины (если она измерялась) (прилож. 7, рис. 1 а, в). Масштаб графиков выбирается произвольно, с учетом удобства построения и последующего детального анализа.

Средние значения радиального прироста рассчитываются для насаждений одной породы, одинакового возраста, одного типа лесорастительных условий. Для расчета средних значений применяется формула (Битвинскас, 1974):

n

isr = ∑ ij / n 1

где n – число образцов,

i - ширина годичных колец (ширина поздней древесины) ј - календарный год,

т.е. по каждому календарному году суммируется ширина годичных колец всех имеющихся образцов и делится на число образцов. Расчеты производятся на микрокалькуляторе с точностью до 0,01 мм.

Если в исследуемом насаждении имеется несколько возрастных групп деревьев, для них средние многолетние кривые радиального прироста следует рассчитывать в отдельности.

ТЕМА 4 (2 часа)

Визуальный анализ дендрохронологических рядов

Цель работы: освоить метод визуального анализа дендрохронологических рядов (графиков прироста).

Приборы и материалы: микрокалькуляторы, карандаши, линей-

ки.

Существуют различные методы изучения динамики радиального прироста во времени и связей его с климатическими факторами, важнейшие из них рассматриваются в лекционном курсе. Наиболее простым, наглядным и, в то же время, достаточно информативным является метод визуального анализа дендрохронологических рядов

(графиков, таблиц). Исследуются, как правило, графики ширины годичных колец в зависимости от возраста в абсолютных единицах (мм) и в относительных индексах (%). Этот метод позволяет дать оценку общего характера динамики прироста, выявить даты экстремумов,

14

проследить изменения амплитуды и частоты колебаний, выявит цикличность колебаний прироста.

Студентам предлагается оценить основные характеристики построенных ранее дендрохронологических рядов (графиков прироста) в абсолютных единицах (мм) как для общей ширины годичного кольца,

так и (отдельно) для ширины поздней древесины (если она измерялась) по нижеследующей схеме.

Визуальный анализ графиков прироста. 1. Экстремумы прироста:

а) указать экстремальные (максимальное и минимальное) значения прироста для всего временного ряда и годы, в которые они наблюдались. Это позволит получить общее представление об интервале изменчивости радиального прироста.

При проведении дальнейшего анализа первые 10 лет жизни дерева рекомендуется исключить.

б) выявить на графике наиболее выдающиеся экстремумы (максимумы и минимумы) прироста и занести данные в таблицу:

Выявленные даты экстремумов прироста помогут оценить его связь с климатическими, гелиофизическими и другими факторами среды.

2. Амплитуда колебаний прироста:

а) выявить на графике максимальный перепад амплитуды (размах колебаний) между двумя или несколькими соседними календарными годами, когда значения прироста непрерывно падали (или непрерывно возрастали).

Например, на графике 1а приложения 7 максимальный перепад амплитуды произошел между 1966 и 1969 гг. Значения прироста изменились от 4,4 мм до 1,9 мм.

Максимальный перепад амплитуды колебаний прироста составил 2,5 мм.

Подобным образом выявили минимальный перепад амплитуды. В нашем примере (рис. 1а приложения 7) минимальный перепад амплитуды (точнее – отсутствие перепада) наблюдался между 1984 и 1985 гг. Значения прироста не изменились: 1,8 мм в 1984 и 1985 гг., т.е. минимальный перепад амплитуды колебаний прироста в нашем примере равен нулю;

б) амплитуда колебаний прироста может быть высокой (колебания происходят с большими перепадами значений прироста) или низкой (небольшие перепады значений).

15

Например, на рисунке 1а приложения 7 наблюдается довольно высокая амплитуда колебаний прироста, а на рисунке 1в приложения 7 - амплитуда колебаний низкая. В течение жизни дерева параметры амплитуды колебаний прироста могут изменяться под влиянием экологических факторов. Например, на рисунке 2.4 приложения 8 можно выделить два периода: 1880-1930 гг. – амплитуда колебаний сравнительно низкая и 1930-1990 гг. – амплитуда колебаний резко возрастает и остается высокой до конца графика.

Студентам следует выделить на своих графиках периоды с высокой и низкой амплитудой колебаний и указать, в какие календарные годы они наблюдались;

в) следует также отметить общий характер колебаний прироста: равномерный или неравномерный (хаотичный), т.е. наблюдаются ли резкие изменения амплитуды колебаний (неравномерные колебания) или же колебания длительный период происходят более или менее на одном уровне (равномерные колебания).

На рисунках 1а и 1в приложения 7 наблюдаются равномерные колебания прироста: значения прироста изменяются (убывают и возрастают) через некоторые промежутки времени до более или менее близких значений.

3. Частота колебаний прироста.

Под "частотой" понимают число полных колебаний (в нашем случае – прироста), совершающихся за единицу времени.

Частота колебаний (как и амплитуда) может быть высокой (частые колебания) и низкой (плавные колебания). Изменение направления колебаний может происходить ежегодно, в этом случае за 2 года произойдет один перепад прироста от минимума до минимума (или от максимума до максимума), т.е. одно полное колебание (рис. 2А). За этот же промежуток времени (2 года) может продолжиться падение (возрастание) прироста, а полное колебание произойдет за больший промежуток времени, например 7 лет (рис. 2Б). Промежуток времени, за который система (в нашем случае прирост дерева) совершает одно полное колебание, называется периодом колебаний. В первом случае (рис. 2А) мы наблюдаем колебания с высокой частотой и коротким периодом, во втором (рис. 2Б) – с низкой частотой и длительным периодом.

В приросте древостоя присутствуют колебания с разными частотами. Но если проанализировать все колебания, за весь период роста дерева, и рассчитать средний период колебаний, колебания прироста могут быть:

I. Частые (высокая частота): средний период колебаний 2 - 3 года; II. Плавные или нормальные (низкая частота): средний период

колебаний 3 - 6 лет;

III.Затухающие (очень низкая частота) средний период колебаний

>6 лет.