ДЕРЕВО — СВИДЕТЕЛЬ ПЛАНЕТАРНЫХ БУРЬ

Интенсивное развитие дендроэкологии в последние 20-30 лет совпало с осознанием мировым сообществом реальной экологической угрозы биосфере Земли. Годичные кольца деревьев фиксируют экологическую информацию на протяжении нескольких сотен (и тысяч) лет. Ее расшифровка и составляет научную задачу дендроэкологов и дендроклиматологов из Института леса им. В. Н. Сукачева.

Е. Петренко, кандидат биологических наук
г. Красноярск

Древесные растения составляют основу лесных экосистем, определяя их главные ресурсные и средообразующие (экологические) свойства. В умеренной зоне в течение вегетационного периода радиальный прирост у деревьев откладывается в форме древесных колец. Особенно четко они видны на поперечных срезах хвойных пород. По годичным кольцам издавна определяли возраст деревьев. Первоначально это и составляло основную задачу дендрохронологии. Бросается в глаза, что морфологические и анатомические параметры годичных колец крайне изменчивы. Они отражают влияние основных климатических переменных (температуры, осадков, дефицита увлажнения, освещенности) на процессы роста как отдельных деревьев, так и древостоев.

Большую часть коллектива отдела дендроклиматологии и истории лесов, возглавляемого академиком Е. Вагановым, составляет молодежь.

Стимулирующее значение для усиления интереса к дендроэкологии имел ряд факторов: возможность количественной оценки как прироста деревьев, так и получение количественных статистических моделей связи «радиальный прирост — климатические переменные»; точная датировка событий, зафиксированных в параметрах годичных колец, что дает возможность с высоким временным разрешением реконструировать различные природные проявления; анализ природных «возмущений» планетарного масштаба, доступных для фиксирования в древесных кольцах, из-за широкого распространения лесов на всех континентах (кроме Антарктиды). Специально разработанные методы, включающие использование древесных колец не только растущих деревьев, но и ископаемой древесины, позволяют продлить период отражения в этих структурах экологических событий до нескольких тысяч лет. Это служит фактической основой научных интересов сложившейся международной кооперации дендроэкологов и дендроклиматологов, исследующих длительные изменения климата на планете.

Начало формирования сибирской научной школы дендроэкологов ее неизменным лидером Е. Вагановым относится ко второй половине 1980-х гг. Оно отражало усиление интереса ученых разных стран к экологическим проблемам глобального характера, в частности, к изменению климата. Для решения научных проблем такого масштаба нужны были сопоставимые статистические данные, отражающие климатическую специфику различных территорий. Сибирская школа с первых шагов выделилась разработкой и созданием приборов, позволяющих автоматизировать процесс измерения ширины годичных колец. Автоматизация дополнялась новыми методическими приемами анализа информации, извлекаемой из годичных колец, о росте деревьев и факторах среды. Она отличалась большим разрешением, чем достигалось ранее. Более глубокому пониманию процессов формирования и роста древесных колец способствовало также сочетание их анатомических и физиологических характеристик (как на организменном, так и на тканевом уровнях).

Мухтар Наурзбаев, кандидат биологических наук, осенью представляет на обсуждение докторскую диссертацию.

Получение массового материала дало возможность исследователям перейти к наиболее важному этапу — разработке теории формирования древесных колец и созданию на ее основе имитационных моделей, объясняющих особенности строения древесных колец в различных условиях роста деревьев. Четкое представление о процессах формирования и роста годичных колец позволило сибирякам занять лидирующее положение среди других коллективов дендроэкологов. Оно усилилось масштабным приложением информации, содержавшейся в годичных кольцах, к интерпретации биологических и экологических явлений, влияющих на лесообразовательный процесс: особенности роста древесных пород в различных ландшафтно-экологических условиях, влияние лесных пожаров, повреждение насаждений вследствие массовых размножений насекомых-фитофагов, изменение гидрологического режима и т.д. Такое проявление интереса дендроэкологов к смежным научным дисциплинам объясняется наличием в Институте леса им. В. Н. Сукачева СО РАН высококвалифицированных специалистов в широком диапазоне лесобиологических наук, исследующих лесные экосистемы Сибири. Опорные экспедиционные пункты института вошли в сеть (240) станций дендроклиматического мониторинга бореальных лесов Сибири. Такой охват исследованиями территории Сибири дополнен созданием ячеек школы в научных центрах Республики Саха (Якутия), Бурятии, Тувы, Иркутска, Томска. Сибирские дендроэкологи ведут совместные работы с учеными США, Германии, Италии, Швейцарии, Китая, Южной Кореи, Монголии.

Обширный массив научной информации из различных регионов планеты, оригинальные методы ее анализа выдвинули сибирских дендроэкологов на передние рубежи этой науки. Об этом, в частности, свидетельствуют не только совместно выполняемые исследования, завершающиеся публикациями в престижных отечественных и зарубежных изданиях (ДАН, Экология, Лесоведение, Nature, Trees, Holzforschung), но и регулярный обмен достижениями, осуществляемый участием в научных конференциях, совещаниях (в том числе проводимых научной школой в Красноярске, октябрь 2003 г. «Денрохронология: достижения и перспективы»). Наиболее эффективны научные стажировки молодых исследователей из разных стран (США, Германии, Китая, Южной Кореи, Монголии, Швейцарии) в Институте леса в Красноярске, равно как и знакомство молодых сибирских ученых с новыми методами исследований в ряде признанных центров дендрохронологии за рубежом (США, Швейцария).

Вера Ефимовна Бенькова, кандидат технических наук, автор атласа «Анатомия древесины растений России».

Красноярские дендроэкологи, исследуя явления широкого географического плана, всегда стремились к контактам с отечественными и зарубежными коллегами. Примером может служить активное подключение в начале 1990-гг. к Сибирскому дендроклиматическому проекту, который является частью Международного циркумполярного субарктического дендроклиматического проекта. Растительность в высоких широтах наиболее чутко реагирует на изменения климата. В соответствующих районах Западного Полушария к этому времени были проведены масштабные исследования. «Белым пятном» оставалась субарктическая территория России. Созданная густая сеть тест-полигонов позволила впервые для широтной трансекты длиной 5000 км (от Урала до Востока Сибири) построить по разным видам хвойных древесно-кольцевые хронологии длительностью от 200 до 670 лет. При помощи различных моделей были выявлены «ведущие» климатические факторы, произведена реконструкция средней температуры июня-июля и созданы карты аномалий температур за последние 500 лет. Результаты этих работ нашли отражение в книге «Дендроклиматические исследования в Урало-Сибирской Субарктике» (Ваганов Е.А., Шиятов С. Г., Мазепа В. С. Новосибирск, Наука, 1996 г.). Эта книга «замкнула» циркумполярное кольцо и имела широкий отклик у дендроклиматологов всего мира (более 50 цитирований).

В дальнейшем исследования влияния климата на рост растений в Субарктике продолжались. Древесно-кольцевые хронологии стали анализировать периоды до 2500-4500 лет назад, выделяя «теплые» и «холодные» периоды. Результаты этих исследований публиковались в престижных журналах.

Отражение климата на параметрах годичных колец дает возможность зафиксировать влияние таких явлений, как активность вулканов в разных географических областях Земли, «эффект» Тунгусского метеорита или проявления Эль-Ниньо (ДАН, 2000).

Ольга Сидорова, научный сотрудник, лауреат премии «За высокие достижения в научно-учебной деятельности».

Основой сопоставлений является развитие сибирской школой дендроэкологов теоретических основ дендроэкологии, в частности анализ влияния условий среды на формирование годичных колец, закономерности продуцирования клеток ксилемы, рост их растяжением и образование вторичной клеточной стенки. Дендроэкологами непрерывно совершенствуются методы исследования формирования годичных колец, автоматизированного анализа их структуры, а также связи между кинетическими и анатомическими характеристиками. Определяющее значение, выделяющее сибирскую научную школу, имеет выработанная концептуальная схема контроля дифференциации ксилемы факторами внешней среды, подкрепленная имитационными моделями формирования структуры годичных колец в разных условиях. Это своего рода «руководство» дендроэкологическими исследованиями отражено в пользующейся повышенном спросом книге Е. А. Ваганова и А. В. Шашкина «Рост и структура годичных колец хвойных» (Новосибирск, Наука, 2000).

Логическим включением в исследования сибирской школы является изучение анатомии древесных пород России. Многолетний труд завершен публикацией атласа (уникальное двуязычное издание). Он, бесспорно, станет настольной книгой для всех, кто обратится к изучению древесины растений отечественной флоры, произрастающих в самых различных условиях.

Исследования сибирских дендроэкологов пользуются вниманием специалистов. Об этом свидетельствуют просьбы о присылке публикаций, приглашения на научные конференции и т.д. Лидер школы академик Е. Ваганов в 2000 г. награжден Знаком «Общественное признание», его исследования отмечены премией Фонда Александра Гумбольда (Германия). Кандидаты наук А. Кирдянов и С. Андреев стали лауреатами премии молодых ученых СО РАН им. академиков А. Б. Жукова (в области лесоведения) и В.Б. Сочавы (по географии) соответственно. В 2003 г. грант Президента РФ для молодых ученых выделен кандидату наук Ю. Савва. Соросовские стипендии получали Д. Овчинников и В. Шишов. Стипендии из фонда Фулбрайта были выделены также И. Панюшкиной, И. Свидерской, Ю. Савве, а стипендии DAAD — А. Кирдянову и П. Силкину, грант фонда Royal Society получил В. Шишов.

Само существование сибирской научной школы дендроэкологов стимулировало проведение дендроэкологических (и дендрохронологических) исследований в ряде институтов биологического профиля СО РАН (в Якутске, Иркутске, Томске, Улан-Удэ, Кызыле). Как отечественные, так и зарубежные ученые стали широко использовать методы анализа древесных колец (в частности, имитационные модели), разработанные здесь. Это нашло отражение в совместных публикациях с ведущими учеными в этой области знаний: Х. Фриттсом (США), Ф. Швейнгрубером (Швейцария), М. Хьюсом, К. Вриффой (США) и др.

Из задач, ближе других связанных с дендроэкологией, следует отметить проблемы лесных пожаров, повреждение деревьев насекомыми-фитофагами, адаптацию древесных растений к меняющейся климатической ситуации, анализ лесообразовательного процесса с позиции экосистемного управления лесами и использования в этих целях ГИС-технологий и др.

Коллектив отдела дендроклиматологии и истории лесов представлен специалистами разного плана: лесоводами, экологами, географами, математиками, палеонтологами, анатомами. От других «родственных» коллективов они отличаются квалифицированным использованием математических методов анализов научной информации. Традицией становится участие научных сотрудников в педагогическом процессе, следствием которого оказывается активный поиск молодых кадров. Начиная с курсовых работ, студенты включаются в научный поиск, который впоследствии через дипломную работу и кандидатскую диссертацию формирует полноправного члена коллектива. На этом пути молодой ученый подключается к выполнению российских и международных проектов, становится соисполнителем заданий, связанных с грантами, поощряется стажировкой в международных центрах дендроэкологии.

Древесные кольца содержат такую информацию о жизни деревьев в различных условиях, что становятся привлекательным объектом исследований специалистов широкого спектра научных интересов.

Фото В. Новикова.

стр. 1, 7