Научная группа ученых Сибирского федерального университета провела уникальное исследование анатомического строения древесины кедра сибирского под руководством академика Евгения Ваганова, научного руководителя климатического научно-образовательного центра мирового уровня «Енисейская Сибирь» совместно с индийскими коллегами. Ученые опровергли мнение о непригодности древесины кедра для дендрохронологического анализа.
Измерение клеток кедровой древесины стало ключом к выявлению взаимосвязи между ростом этого дерева в горной местности и климатом. Были созданы модели для реконструкции температуры и продолжительности жаркого сезона. В дальнейшем эти реконструкции могут быть полезны при планировании стратегии развития сельского хозяйства. Работа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России. Научная статья опубликована в журнале Forests.
Сосна сибирская, известная большинству под названием «кедр сибирский», — одна из самых распространенных хвойных пород в таежных лесах России. Однако дендрохронологические исследования кедра сибирского очень редки. Почему — объясняет заведующая дендроэкологической лабораторией Хакасского технического института — филиала Сибирского федерального университета (Абакан) Дина Жирнова.
«Воздействие на рост деревьев быстро меняющихся факторов внешней среды, таких как климат, приводит к таким же быстрым колебаниям ширины годичных колец. Например, у лиственницы сибирской, известной своей чувствительностью к неблагоприятным условиям, соседние кольца могут отличаться по ширине на 50 %. И это среднее значение за весь срок жизни дерева, а во время экстремальных явлений прирост может увеличиваться или уменьшаться в несколько раз по сравнению с предыдущим годом. Но некоторые виды деревьев, в том числе кедр европейский и сибирский, имеют более устойчивый рост. Его средняя чувствительность может быть 10% и менее даже на границах диапазона, где влияние погоды должно быть сильным. И у этих видов кольца имеют более однородную структуру, что затрудняет использование измерений некоторых других показателей годового кольца. Поэтому кедр сибирский считается бесперспективным с точки зрения дендрохронологии. Но все же мы нашли способ расшифровать информацию, содержащуюся в их кольцах», — говорит Дина Жирнова.
В лаборатории, помимо традиционных дендрохронологических исследований, большое внимание уделяется смежному новому направлению — анализу анатомии древесины в масштабе отдельных клеток. Сбор анатомических данных включает в себя взятие образцов, снятие очень тонких срезов древесины, их фотографирование при большом увеличении и их измерение. Это очень долгий, трудоемкий и дорогостоящий процесс, поэтому в мире не так много научных коллективов, специализирующихся в области анатомии древесины. И, как правило, эти меры ограничиваются несколькими десятилетиями. Поэтому анатомические измерения, полученные в лаборатории на протяжении нескольких столетий, можно считать уникальными.
Хвойная древесина состоит из трахеид, клеток, имеющих вид длинных тонких трубочек, выстроенных ровными рядами. Ученые подсчитывают все клетки в этом ряду под микроскопом на кусочках дерева и измеряют их размер. Эти измерения могут в будущем дать более подробное описание условий роста годового кольца. С другой стороны, большое количество учитываемых переменных создает проблемы, поскольку они могут зависеть друг от друга. А поскольку количественная анатомия древесины стала формироваться только с развитием информационных технологий, ее методология находится в процессе разработки и обоснования.
Ученые изучали анатомию сибирского кедра на верхней опушке леса у Саянского перевала (Западный Саян). Кедр — дерево-долгожитель, поэтому полученные серии анатомических измерений имеют рекордную продолжительность почти в пять столетий (495 лет). Интересно, что в клеточных хронологиях кедра сибирского «быстрые» колебания оказались небольшими. С другой стороны, оказалось, что подъем и особенно структура годового кольца хорошо отражают климатические изменения, длящиеся десятилетия и более.
На основе предложенного метода группа исследователей построила модели для реконструкции температуры и продолжительности жаркого сезона. Кроме того, эти реконструкции могут быть полезны при планировании стратегии развития сельского хозяйства, в частности, для прогнозирования того, какие виды и сорта сельскохозяйственных культур будут наиболее успешными в связи с продолжающимся изменением климата. Также можно будет предположить количество осадков, засуху, продолжительность вегетационного периода культурных растений.
