Поиск - новости науки и техники

Кольца правду говорят. Будущее северных лесов можно разглядеть уже сегодня.

Поступая на биологический факультет университета, Марина ­БРЮХАНОВА мечтала спасти мир. Девичьи грезы могли бы, как это нередко случается, бесследно угаснуть, если бы не мудрые наставники, направившие их в нужное русло. Спасать мир можно разными способами, убеждали они, в том числе заботясь о благополучии лесов, изучая особенности их развития по расположению годичных колец деревьев. Эта идея увлекла девушку, пробудила желание всерьез заняться исследованиями. Теперь она – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории структуры древесных колец Института леса им. В.Н.Сукачева СО РАН.

– В 2006 году я впервые попала на Международную конференцию по дендрохронологии (WorldDendro) в Пекине, – вспоминает Марина Викторовна. – Конференция проводится раз в четыре года в разных странах. Для меня стало открытием, что мир годичных колец намного объемнее и интереснее, чем я думала. Он расширился географически до континентального, планетарного масштаба, а научно – до границ с климатологией, экологией, археологией, историей, геологией и сохранением природных ресурсов. Меня тогда впечатлила встреча со знаменитыми учеными в области дендрохронологии и физиологии растений, работы которых я читала и цитировала в своей диссертации. С гордостью поняла, что стала частью серьезного научного сообщества. К слову, это был мой первый выезд за рубеж.
Я всегда мечтала путешествовать, и моя работа дала мне такую возможность. Так здорово не только посещать новые города и страны, но и во время конференций или научных стажировок встречать людей с общими интересами и взглядами, находить ответы на мучившие вопросы, расширять кругозор. Не перестаю удивляться судьбе, которая позволила мечте стать реальностью. Признаюсь, работа сегодня для меня – основное увлечение. Люблю также читать художественную литературу, рисовать акварелью, заниматься рукоделием, ходить в кино и на концерты. Всегда рада с друзьями провести выходные в заповеднике “Столбы”, природа потрясающая, она успокаивает и делает счастливой.
– Вы сказали: работа – основное увлечение. Читаю название вашего исследования, поддержанного грантом Президента РФ: “Экофизиологическое моделирование параметров роста и продуктивности основных лесообразующих пород криолитозоны Средней Сибири и их отклика на текущие изменения климата на основе многопараметрического анализа древесных колец”. Не всем читателям, думаю, понятно, о чем идет речь и чем здесь можно увлечься. Объясните?
– Постараюсь. Начну немного издалека. В течение последних десятилетий последствия глобальных климатических изменений были зарегистрированы по всему миру. Ожидается, что в XXI веке они будут продолжать влиять на экосистемы, их продуктивность и видовое разнообразие. По прогнозам, высокоширотные территории подвергнутся наиболее серьезным воздействиям в результате быстрого повышения температуры воздуха. А в лесных экосистемах криолитозоны (для которой характерно наличие отрицательных температур и возможность существования подземных льдов), скорее всего, начнется деградация вечной мерзлоты в результате потепления климата и изменения режима атмосферных осадков. Чтобы количественно оценить будущее воздействие глобального потепления на эти экосистемы, нужно понять, как оно повлияет не только на глубину сезонного оттаивания мерзлоты, но и на древесную растительность региона.
Древесные кольца – в числе основных объектов экофизиологических и дендроклиматических исследований, так как в их структуре отражаются изменения окружающей среды с высоким временным разрешением (год или сезон). Долгие наблюдения на локальном, региональном и глобальном уровнях показали, что повышение температуры воздуха способствует ускорению роста деревьев, особенно в бореальных (проще говоря, северных) лесах. То есть при потеплении климата деревья развиваются быстрее. В своих исследованиях мы использовали длительные древесно-кольцевые хронологии. Но также есть доказательства того, что рост деревьев на вечной мерзлоте очень специфичен и может зависеть от других факторов окружающей среды, таких как засуха, заболачивание, недостаток питательных веществ.
Основная проблема исследований древесной растительности северных экосистем – отсутствие длительных наблюдений таких важных процессов, как изменение глубины сезонного оттаивания мерзлоты, влажности и температуры почвы, продолжительности периода роста. Понять механизмы развития деревьев и их отклика на климатические изменения в этих сложных и многообразных условиях можно с помощью экофизиологического моделирования. Для этого используются экспериментальные данные и гипотезы, объясняющие наблюдаемые явления.
– Какие проблемы вы надеетесь решить, проводя исследования?
– С помощью различных моделей, разрабатываемых в нашей лаборатории структуры древесных колец, мы рассчитываем выявить факторы, которые кроме температуры и количества осадков влияют на рост лиственных и хвойных видов криолитозоны Средней Сибири. Также мы определим изменения отклика древесных растений на меняющиеся условия среды. Полученные модельные расчеты и их сопоставление с данными прироста и структуры годичных колец позволят ответить на вопрос, как могут сказаться последствия нынешних изменений климата на функционировании и продуктивности древостоев.
Примером хвойных видов деревьев, отличающихся высокой адаптивной приспособленностью, то есть способностью произрастать и возобновляться на мерзлотных почвах, может служить лиственница Гмелина. В определенных местах рядом с ней растут “сопутствующие” деревья, например береза пушистая и ель обыкновенная. Есть возможность (и мы ею воспользуемся) сравнить показатели роста и продуктивности разных видов древесных растений, произрастающих в одинаковых климатических и почвенно-гидрологических условиях. Экофизиологическое моделирование позволит учесть особенности реакции разных деревьев и показать, как они по-разному реагируют на изменения климата. Модели, основанные на экофизиологических механизмах, позволяют не только вычислить изменчивость ширины годичных колец и показатели структуры (размеры клеток, плотность древесины), но и провести интегральные расчеты прироста древесной массы стволов.
– А какие работы вы ведете непосредственно в природных условиях?
– Большой материал дают экспедиции в Эвенкийский район Красноярского края. На базе научного стационара Института леса проводятся исследования в области атмосферной химии, дендроэкологии, микробиологии, гидрологии, гидрохимии. Для меня всегда было интересно посмотреть, как выполняют свои измерения, например, микробиологи. Или увидеть почвенный разрез и узнать, на какой глубине находятся корни деревьев, годичный прирост которых я изучаю. В исследовательские группы входят студенты Сибирского федерального университета и аспиранты нашего института, коллектив образуется дружный и веселый. Надеемся, со временем молодежь тоже скажет свое слово в науке.
– Кто еще занимается подобной тематикой?
– В России очень сильные группы дендрохронологов, возглавляемые профессорами Евгением Вагановым (Красноярск) и Степаном Шиятовым (Екатеринбург). Исследования лесных экосистем проводятся под руководством доктора биологических наук Анатолия Николаева в Республике Саха (Якутия) и доктора биологических наук Виктора Воронина в Иркутской области.
В мире достаточно много коллективов, занимающихся проблемами адаптации древесных растений к меняющимся условиям среды и дендроклиматическими исследованиями. Наиболее известные из них Институт исследований леса, снега и ландшафта в Швейцарии, лаборатория исследования древесных колец в Университете Аризоны (США), лаборатории в Университете Фрайбурга в Германии и в Университете Барселоны в Испании.
Мы планируем получить уникальный набор расчетных (модельных) данных, благодаря которым установим видовую специфику в чувствительности деревьев криолитозоны к климатическим факторам, оценим видовую стратегию адаптации к меняющимся условиям среды. Использование в анализе многолетних и многопараметрических экспериментальных данных структуры годичных колец позволит проверить на соответствие с экспериментальными данными результаты экофизиологического моделирования и установить причины, оказывающие влияние на рост и продуктивность древесных видов криолитозоны Средней Сибири с высоким временным разрешением. Такая работа покажет наличие общих для бореальных лесов связей, а также индивидуальные особенности этого региона.
Сейчас мы проводим исследования в сотрудничестве с другими специалистами Института леса, Сибирского федерального университета (кафедра математических методов и информационных технологий). Некоторые параметры годичных колец были измерены совместно с учеными Института исследований леса, снега и ландшафта и Института имени Паула Шеррера в Швейцарии.
Полученные нами результаты станут теоретико-экспериментальной базой для оценок важнейших параметров роста разных видов деревьев в зоне сплошного распространения многолетней мерзлоты и составят основу для прогноза аккумуляции углерода древесными растениями в связи с меняющимися погодными условиями.
По материалам исследований мы готовим статьи в российские и зарубежные журналы, а научные результаты представим на отечественных и международных конференциях.

Василий ЯНЧИЛИН
Фото предоставлено М.Брюхановой

Нет комментариев