3. Климатические факторы и лес. Оценка влияния климата на состав и продуктивность леса. Понятие о дендрохронологии и ее роли в определении климата прошлого.

Климат имеет огромное значение в образовании и жизни леса. С климатом тесно связаны состав лесов и распределение их по земной поверхности, долговечность, продуктивность лесов. Чем

благоприятнее условия существования, тем богаче видовой состав лесов. Так, во влажных тропических областях, где преобладают лиственные леса, они отличаются большим разнообразием древесных пород: на площади 1 га можно встретить 200–300 видов. Произрастающие в холодных и умеренно холодных областях леса состоят из небольшого количества видов древесных пород.

Неблагоприятные климатические условия замедляют рост и развитие леса, уменьшают его продуктивность. Так, в северных лесах деревья толщиной 1 м являются редкостью,

Качество древесины также в известной степени зависит от климата.

Лес, испытывая воздействие климата, в то же время сам оказывает на него влияние. Повышение лесистости в более южных районах, например в степи, улучшает климатические условия; регулируя тепловой и водный режим местности, лес может содействовать улучшению условий роста и повышению урожайности сельскохозяйственных культур.

Огромное значение в изучении климата, его влияния на лес и влияния леса на климат имеют работы М. К. Турского, Н. С. Нестерова, Г. Н. Высоцкого, А. П. Тольского и других. М. К. Турский, работая в экспедиции А. А. Тилло, подробно изучил гидрологическую и климатическую роль леса. Н. С. Нестеров занимался изучением влияния леса на скорость ветра, таяние снега, снегонакопление, уровень грунтовых вод и сток воды. Г. Н. Высоцкий провел ценнейшие исследования о влиянии леса на водный, ветровой и температурный режимы окружающих территорий.

В процессе исторического развития древесные породы под влиянием определенного климата приспособляются к этим климатическим условиям.

Процесс приспособления лесных пород, как и других растений, к произрастанию и плодоношению в новых для них климатических условиях называют акклиматизацией. Приспособление древесных пород к произрастанию и плодоношению в новых для них районах, но сходных по климатическим условиям с их родиной, называется натурализацией, всякий перенос пород из одного района в другой – интродукцией (введением пород).

Главнейшими составными частями (элементами) климата являются свет, тепло, влага и ветер. В совокупности они составляют ту природную климатическую обстановку, которая определяет рост и развитие растительности, в частности лесной. Из комплекса климатических факторов основное значение имеют тепловые условия и количество выпадающих осадков. С этими факторами климата связаны процессы ассимиляции, транспирации, образования органической массы. Соотношением между количеством тепла и количеством осадков определяется главным образом возможность существования самого леса, его продуктивность.

Количественные показатели степени благоприятности климатических условий для развития растений нередко определялись либо средними, либо суммарными показателями по месяцам, вегетационным периодам, годам. Такие данные дают лишь ориентировочное представление о степени благоприятности климатических условий для растений, так как для них важна продолжительность действия того или иного климатического фактора, характер его изменений в сочетании с другими климатическими факторами и целым рядом других факторов.

Разрешение задач о повышении продуктивности лесов, их полезных свойств возможно при умелом использовании общих климатических условий определенного района и правильном регулировании микроклиматических условий внутри самого леса путем подбора соответствующих представителей древесных и кустарниковых пород, рубок ухода и главного пользования и ряда других лесохозяйственных мероприятий.

Б)

5. Дѐндрохроноло́гия (от др.-греч.δένδρον — дерево, χρόνος — время, λόγος — слово, учение) — научная дисциплина о методах датирования событий, природных явлений, археологических находок и древних предметов, основанная на исследовании годичных колец древесины. Используется для датирования деревянных предметов и фрагментов древесных стволов (например, в постройках), а также в биологии — при изучении биологических изменений за последние тысячелетия. Существует направление в дендрохронологии — дендроклиматология, занимающаяся изучением закономерностей сложения годичных слоев древесных пород для установления климата в прошлые геологические эпохи.

Деревья, произрастающие в климатических зонах с сезонным климатом, летом и зимой растут неодинаково: основной рост происходит летом, зимой же рост сильно замедлен. Различие условий приводит к тому, что древесина, нарастающая зимой и летом, отличается своими характеристиками, в том числе плотностью и цветом. Визуально это проявляется в том, что древесный ствол на поперечном распиле имеет чётко видимую структуру в виде набора концентрических колец. Каждое кольцо соответствует одному году жизни дерева («зимний» слой тоньше и визуально просто отделяет одно «летнее» кольцо от другого). Общеизвестным является способ определения возраста спиленного дерева путём подсчёта числа годичных колец на распиле.

В зависимости от множества факторов, действовавших в летний период (продолжительность сезона, температурный режим, количество осадков и прочее) толщина годичных колец в разные годы жизни дерева различна, при этом толщина годичных колец, нарастающих в один и тот же год у деревьев одной породы, произрастающих в одной местности, примерно одинакова. Различия в толщине колец в разные годы достаточно значительны. Если для деревьев, произраставших в одной местности в одно время, построить графики изменения толщины годичных колец по годам, то эти графики будут достаточно близки, а для деревьев, произраставших в разное время, они не совпадут (в силу случайности действия климатических факторов точное совпадение последовательности толщин колец за достаточно длительные периоды крайне маловероятно).

Сопоставление последовательности годичных колец, сохранившихся в деревянном предмете, и образцов, датировка которых известна, позволяет выбрать образец с совпадающим набором годичных колец и, таким образом, определить, в какой период было спилено дерево, из которого изготовлен предмет. Такое сопоставление и есть, собственно, дендрохронологическое датирование.

Дендрохронологические шкалы

На основании исследования образцов древесины, датировка которых заведомо известна, строится так называемая дендрохронологическая шкала — последовательность толщин годичных колец деревьев определённой породы в определённой местности, от текущего момента и как можно далее в прошлое. Для близких к современности периодов используются измерения годичных колец живых деревьев, имеющих достаточно большой возраст (существуют методики выполнения таких измерений, не требующие спиливания дерева).

Для того, чтобы продлить шкалу датировок на временной промежуток свыше пределов жизни одного дерева, используют «перекрёстную датировку». Её суть заключается в увязывании воедино следующих друг за другом поколений деревьев, годы жизни которых перекрываются. Специалисты по дендрохронологии считают, даже на основе самой грубой методики (когда кольца делятся на два класса — «широкие» и «узкие») 10-летнее совпадение чередования колец позволяет идентифицировать шкалу с вероятностью ошибки не более 0,1 % (так как 1/210=0,099 %). При учёте ширины каждого кольца и применении методов математической статистики вероятность ошибки значительно снижается. В последние годы используется рентгеновский анализ годичных колец, позволяющий учитывать не только ширину колец, но и другие параметры (например, плотность древесины в кольце). Таким образом, дендрохронологическая шкала протягивается в прошлое настолько, насколько имеющийся в наличии материал позволяет продолжить непрерывную последовательность.

После построения шкалы по определённому виду дерева в локальной местности, анализируются корреляции данного вида с другими видами, а также изменения вида колец в соседних областях. Это позволяет постепенно расширять абсолютную шкалу на более широкий географический ареал.

C помощью дендрохронологического метода можно построить абсолютные и относительные шкалы датировок. В том случае, если известно точное (абсолютное) время жизни одного из поколений деревьев, участвующих в датировке, то получившаяся шкала будет абсолютной. Например, это могут быть живые деревья, возраст которых известен по числу колец. С помощью абсолютной шкалы датировок можно определять возраст деревянных предметов практически со 100%-ной надёжностью (в случае точного совпадения порядка следования достаточного числа колец). В некоторых случаях удаётся построить фрагменты дендрохронологической шкалы, опираясь на фрагменты древесины, датированные иным образом (например, брёвна из стены строения, дата постройки которого известна из исторических документов). В таких случаях получившаяся шкала будет уже не абсолютной, а относительной. Достоверность датирования с помощью относительных шкал, очевидно, находится в зависимости от достоверности датирования «опорных» образцов.

На рост деревьев могут оказывать влияние локальные особенности места произрастания (рельеф, обводнённость). Из-за этого толщина годовых колец конкретного образца дерева может не соответствовать шкале, построенной для данного региона. Но если совпадение имеет место, то вероятность ошибки крайне мала.

Дендрохронологический ряд — многовековые ряды наблюдений, характеризующие радиальный прирост древесной растительности (деревьев) и его связь с климатическими условиями.