Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова»
Дендрохронология.
МЕТОДИКА ДЕНДРОХРОНОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
Методические указания к лабораторным работам для студентов по направлению подготовки 35.03.01. – Лесное дело
Воронеж 2018
2
УДК 630*561.24
Матвеев, С.М. Дендрохронология. Методика дендрохронологического анализа [Электронный ресурс] : методические указания к лабораторным работам для студентов по направлению подготовки 35.03.01 – Лесное дело / С.М. Матвеев; М-во науки и высшего образования РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ» – Воронеж, 2018. – 42 с.
Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВПО «ВГЛТА» (протокол № …. от ………………… 2018 г.)
Рецензент канд. геогр. наук, доц. кафедры геоэкологии и мониторинга окружающей среды Воронежского государственного университета Ю.А. Нестеров
Ответственный редактор д-р биол. наук, проф. С.М. Матвеев
©Матвеев С.М., 2018
©ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова», 2018
ВВЕДЕНИЕ
3
Древесные растения умеренного пояса ежегодно откладывают древесину в течение вегетационного периода, формируя годичные слои (годичные кольца). Ширина годичных колец изменяется под влиянием экологических факторов, в первую очередь – климатических. В структуре, химическом составе и размерах годичных колец фиксируются изменения, происходящие внутри лесной экосистемы и во внешних условиях определяющих их формирование.
Годичные кольца деревьев несут в себе информацию о климатических условиях прошлого и дают возможность прогнозирования будущих климатических изменений. Установленные связи между климатическими условиями и приростом деревьев дают основание и для прогноза динамики продуктивности лесных насаждений.
Изучением годичных колец деревьев занимается дендрохронология.
Дендрохронология – изучение изменчивости ширины годичных колец (годичного прироста) деревьев для точного датирования времени их образования.
Как раздел дендрохронологии может рассматриваться дендроклиматология.
Дендроклиматология – изучение годичных колец деревьев с целью оценки изменений климата.
Растения (в т.ч. древесные) обладают относительно высокой чувствительностью к воздействию антропогенных факторов (загрязнение атмосферы, рекреация и т.д.). Их можно использовать в качестве индикаторов при осуществлении мониторинга состояния лесных экосистем.
Дендроиндикация – выявление естественных колебаний природных процессов и экологически значимых антропогенных изменений на основе реакции на них древесных растений и их сообществ.
Динамика годичного прироста деревьев в значительной мере определяется географической зональностью, лесорастительными условиями, экологическими особенностями древесных пород. Лимитирующим фактором деревьев, произрастающих в северных районах (зона тайги, лесотундра), а также в горах является температура окружающей среды. Для деревьев южных районов (лесостепь, степь) лимитирующим фактором является количество атмосферных осадков. Так, например, в Центральном Черноземье в засушливые годы у деревьев формируются узкие годичные кольца, в годы с достаточным количеством осадков – более широкие.
Ключевым фактором изменчивости природных процессов (в т. ч. прироста деревьев) во времени и пространстве является ритмичность. Ритмические процессы подразделяют на периодические и циклические.
4
Природные процессы на нашей планете развиваются, повторяясь в своих существенных чертах через некоторый (не обязательно строго равномерный) промежуток времени, т.е. развиваются циклично.
Для прироста деревьев наиболее характерны циклы порядка 80…90 лет (вековой), 30…35 лет (цикл Брикнера), 22 года (цикл Хейла или магнитный) 11 лет (цикл Швабе - Вольфа или солнечный), а также циклы меньших порядков: 5…6–летние, 3…4-летние, 2…3-летние. Большая часть циклических изменений прироста деревьев связана с солнечной активностью (совокупностью физических явлений, происходящих на Солнце), проявляющейся на Земле через изменения циркуляции атмосферы, что, в свою очередь, изменяет тепловой режим и условия увлажнения. При изучении динамики годичных колец можно дать оценку не только изменениям климата, но и колебаниям солнечной активности.
Дендрохронология как учебная дисциплина преподается в ВГЛТА с 1998 г., а данные методические указания являются четвертым (исправленным и дополненным) изданием руководства к лабораторным работам по дендрохронологическому анализу.
ТЕМА I (4 часа)
Подбор объектов для дендрохронологического анализа, методика отбора образцов древесины
Цель работы: ознакомиться с принципами подбора объектов для дендрохронологического анализа, методикой описания участка, выбора модельных (учетных) деревьев, отбора образцов (кернов) древесины с растущих деревьев.
Приборы и инструменты: возрастной бурав, рулетка, мерная вилка, высотомер, полнотомер Биттерлиха.
Этапы дендрохронологического исследования.
I. Подготовительные работы
1.Выбор цели исследования, анализ состояния проблемы исследования.
2.Подбор объекта исследования (предварительный – с использованием таксационных материалов, окончательный – на местности).
3.Выбор метода исследований (с учетом обеспечения достоверности исследований).
II. Полевые работы
4.Описание участка.
5.Отбор образцов (кернов, спилов).
III. Камеральные работы
6.Подготовка образцов (зачистка спилов, обрезка кернов, смачивание образцов перед измерением).
7.Датирование годичных колец.
5
8.Измерение ширины годичных колец.
9.Обработка данных измерений.
10.Анализ результатов измерений (внутрирядный (в т. ч. графический визуальный), сравнительный, математический, статистический, моделирование).
11.Выводы (заключение).
Объекты для дендрохронологического анализа подбираются в соответствии с поставленной целью исследования и с учетом основных принципов, обеспечивающих достоверность результатов исследования.
В зависимости от целей, различают две группы дендрохронологических исследований (Битвинскас, 1974, Матвеев, 2003):
I группа: дендроклиматические исследования, цель которых – изучение влияния климатических факторов и солнечной активности на изменчивость прироста насаждений, а также работы по созданию дендрошкал (эталонных таблиц годичных индексов прироста насаждений).
II группа: дендроиндикация (прикладные исследования), цель которых – определение степени влияния неклиматических факторов на прирост насаждений (энтомовредители, лесные пожары, лесохозяйственные мероприятия, рекреация, техногенное загрязнение атмосферы и т.д.).
После того, как определена цель предстоящего исследования, необходимо подобрать объекты исследований.
Для целей I группы исследований наиболее подходят старовозрастные древостои, произрастающие в типичных лесорастительных условиях, не затронутые лесохозяйственными мероприятиями и не подверженные другим видам антропогенных воздействий.
При подборе объектов для II группы исследований можно использовать различные методические подходы. Применяемые методы можно разделить на три группы (Юкнис, 1990):
1.Метод контрольных древостоев, основанный на сравнении прироста поврежденных и контрольных древостоев.
2.Метод контрольных деревьев, основанный на сравнении при-
роста деревьев различных классов состояния в пределах изучаемого древостоя или их совокупности.
3.Метод внутрирядного анализа, основанный на анализе денд-
рохронологических рядов, в зависимости от естественных и антропогенных факторов.
Метод (точнее – группа методов) внутрирядного анализа может быть использован как в сочетании с двумя предыдущими методами, так и в качестве самостоятельного метода анализа практически для любого выбранного объекта исследований, также и для дендроклиматических исследований.