Дерево – растение с многолетним, в различной степени одревесневающим стволом, сохраняющимся в течение всей жизни [3].
Стебель состоит из узлов и междоузлий, растет в длину за счет верхушечного и вставочного роста. В центре стебля находится его сердцевина. От нее концентрическими слоями лежат годичные кольца древесины. Они составляют основной массив стебля. Последовательно чередуются более широкие светлые и более узкие темные кольца. Светлое кольцо формируется при интенсивном росте и при влиянии на древостои благоприятных факторов. Темные кольца образуются осенью при замедленном росте. По числу колец можно определить приблизительный возраст ствола [4].
Целью настоящей работы является статистический анализ многолетних дендрохронологических показателей и метеорологических величин.
Фитоценозы – это открытая термодинамическая система, которая существует при взаимодействии с внешними факторами [6]. Они постоянно обмениваются с окружающей средой энергией и веществом. Климатические и антропогенные факторы играют важнейшую роль в жизнедеятельности лесов.
Факторы внешней среды: солнечная радиация, температура, режим влажности, ветровой режим, химический состав воздуха – в значительной мере определяют естественный режим тепло-массообмена и поддерживают жизненные функции деревьев и биоты в целом.
Для выявления взаимосвязи между приростом деревьев на территории Приангарья и факторами, влияющими на их годовой прирост, мы воспользовались методом линейной корреляции. Расчеты корреляции проводились между многолетними данными по температуре, осадкам и изменениям солнечной активности и многолетними дендрохронологическими показателями (ст. Братск).
Для выявления зависимости прироста с солнечной радиацией мы провели корреляцию с числами Вольфа. Коэффициенты линейной корреляции почти для всех деревьев имеют отрицательные значения, кроме сосны (1) и лиственницы (1), все коэффициенты корреляции имеют значения, близкие к нулю, при квадратичной ошибке 0,14, что указывает на практически полное отсутствие зависимости между ними.
Влияние солнечной активности может осуществляться не прямо, а через измененное геомагнитное поле Земли, ионизацию атмосферы [1]. Эти факторы, в свою очередь, влияют на развитие фитоценозов по-разному, в зависимости от региона, от состава почвы, в одних случаях способствуя повышению прироста, в других – усыханию.
В таблице 1 представлены результаты вычисления коэффициента корреляции.
Таблица 1.
Коэффициенты корреляции
Деревья | Температура | Осадки | Число
Вольфа |
||||
I | VII | ∑, год | I | VII | ∑, год | ||
Сосна 1 | –0,15 | 0,17 | –0,19 | –0,34 | –0,10 | –0,12 | 0,0009 |
Сосна 2 | 0,12 | –0,22 | 0,08 | 0,32 | 0,09 | 0,19 | –0,05 |
Сосна 3 | –0,05 | 0,18 | –0,05 | –0,11 | –0,07 | –0,07 | –0,16 |
Сосна 4 | –0,01 | 0,24 | 0,01 | –0,14 | –0,16 | –0,17 | –0,09 |
Сосна 5 | 0,06 | –0,27 | 0,18 | 0,32 | 0,14 | –0,003 | –0,17 |
Сосна 6 | –0,06 | 0,21 | –0,004 | –0,11 | –0,06 | –0,16 | –0,28 |
Лиственница 1 | 0,04 | –0,10 | 0,18 | 0,07 | –0,24 | –0,05 | 0,05 |
Лиственница 2 | 0,07 | –0,12 | 0,26 | 0,07 | –0,12 | –0,08 | –0,01 |
Лиственница 3 | –0,06 | 0,28 | –0,19 | –0,36 | –0,10 | –0,19 | –0,16 |
Влага играет огромную роль в формировании и продуктивности древостоев, она необходима для произрастания семян, без нее не обходится фотосинтез, с ее помощью происходит попадание питательных минеральных веществ из почвы в растение.
Коэффициенты корреляции между осадками и приростом деревьев, как видно из таблицы, наиболее значительны для зимнего периода.
Еще одним фактором, играющим важную роль в развитии деревьев, является тепло. Исходя из полученных результатов, можно отметить, что наиболее тесная связь наблюдается в летний период (0,24; –0,27; 0,28 при квадратичной ошибке 0,11), зато коэффициент корреляции с зимними температурами минимален и не является достоверным при квадратичной ошибке 0,13.
Так как при одной и той же средней температуре могут по-разному изменяться температуры в течение года, прирост деревьев может увеличиваться в различное время года. Возможно, поэтому, проводя расчеты по среднегодовым температурам, мы получили слабую корреляцию.
Для оценки прироста деревьев по территории в целом мы усреднили данные деревьев сосны и лиственницы и «создали» модельные деревья.
В таблице 2 представлены результаты вычисления линейной корреляции для модельного дерева.
Таблица 2.
Коэффициенты корреляции
Модельное дерево | Температура | Осадки | Числа Вольфа | ||||
I | VII | Год | I | VII | Год | ||
Сосна | –0,05 | 0,17 | –0,01 | –0,08 | –0,07 | –0,13 | –0,24 |
Лиственница | 0,03 | 0,01 | 0,14 | –0,08 | –0,22 | –0,13 | –0,05 |
Из таблицы 2 видно, что коэффициент корреляции между приростом сосны и летними температурами равен 0,17 при квадратичной ошибке 0,14, а для лиственницы связь наблюдается с годовыми температурами, что подтверждает влияние теплых температур на динамику прироста. Зато корреляция между приростом сосны и осадками слабая и не является достоверной при квадратичной ошибке 0,14, а для лиственницы наиболее тесная связь наблюдается с июльскими осадками (–0,22 при квадратичной ошибке 0,14). С числами Вольфа коэффициент линейной корреляции отрицательный и относительно высокий для сосны (–0,24 при квадратичной ошибке 0,14).
Приведенные цифры показывают, что на прирост деревьев влияют климатические факторы. А небольшие результаты, к сожалению, получились в связи с тем, что влияют они не по отдельности, а в сумме, тем более мы не принимали во внимание еще один более новый фактор играющий решающую роль в приросте – антропогенный, а исследуемый нами регион находится как раз в районе постоянного загрязнения воздуха. В связи с этим повреждаются хвоя и листья, уменьшаются их размеры, снижается прирост деревьев, происходит быстрое старение и усыхание растений.
А.В. Дормидонтова, А.Х. Филиппов
Литература:
- Мелехов И.С. Лесоведение. – Новосибирск: Лесная промышленность, 1980. – 408 с.
- Побединский А.В. Возобновлениелеса на концентрированных вырубках. – 1955. – 70 с.
- Биологический энциклопедический словарь / Советская энциклопедия. – М., 1989. – 864 с.
- Хржановский В.Г. Пономаренко С.Ф. Практикум по курсу общей ботаники. – М.: ВО Агропромиздат, 1989. – 416 с.
- Филиппов А.Х, Стрелочных Л.Г., Кочугова Е.А. Применение статистических методов в экологии (учебно-методичкское пособие). – Иркутск: СИПЭиУ, 2003. – 113 с.
- Филиппов А.Х. Кобец В.П. Балыбина А.С. Естественные и антропагенные факторы эволюции лесных фитоценозов Нижнего Приангарья. – Иркутск: СИПЭиУ, 2006. – 151 с.