Аннотация результатов, полученных в 2015 году
На основе построенной нами сети древесно-кольцевых хронологий (Taynik at al., 2015) был проведен пространственный анализ распределения функции отклика с рядами данных метеонаблюдений по Алтае-Саянскому региону. По двум наиболее перспективным участкам на основе ранее собранных и пополненных в 2015 г. коллекций образцов была построена 1394-летняя древесно-кольцевая хронология Kungur (юго-восточная часть Алтае-Саянского региона), 3000-летняя древесно-кольцевая хронология Ak-ha (юго-западная часть Алтае-Саянского региона), что позволило использовать их для проведения реконструкции раннелетних температур. Хронология Mongun (центральная часть Алтае-Саянского региона) построенная ранее (Мыглан и др., 2012) была дополнена измерениями новых образцов собранных в 2013-2015 гг. Данная дкх выступила в качестве основы для анализа дендроклиматического сигнала по сети древесно-кольцевых хронологий за последнее тысячелетие. По результатам проведенной работы готовятся 3 публикации. Выполнена работа по поиску и документированию аномалий и выпавших годичных колец в коллекциях образцов с участков Kungur, Jelo и Mongun. В результате построены хронологии экстремальных климатических событий для Западной (Jelo, 83 события), центральной (Mongun, 97 событий) и восточной (Kungur, 64 события) частей Алтае-Саянского региона за последние два тысячелетия. По результатам работы 1 публикация отправлена в печать (журнал «Известия РАН. Серия географическая») и 2 готовятся. На основе анализа дендрохронологического, радиоуглеродного геолого-геоморфологического, геоархеологического материала выполнены комплексные исследования неоплейстоцен-голоценовой гидросети Курайской и Чуйской впадин Юго-Восточного Алтая. Статья направлена в журнал «Археология, этнография и антропология Евразии». Одной из задач стоящих в работы было использование метода цифровой микроскопии применительно к археологическим объектам. В качестве такового выступила коллекция из 347 образцов археологической древесины, с построек и внешних стен Надымского городка. Использование данного подхода позволило в ходе ксилатомического анализа установить породовый состав археологической древесины. Показано, что основным материалом для сооружения построек выступил плавник и только в двух случаях можно говорить об использовании заготовленной в лесу древесины. Всего в рамках исследования удалось определить время сооружения 11-ти построек и 4-х элементов внешнего ограждения (стены, вход), на основе чего были выделены четыре периода активной застройки (вторая половина 60-х г. XV в., вторая половина 70-х – 80-х гг. XV в. конец первого – второго десятилетия XVI в. и 30-е г. XVI в.). По результатам проведенной работы подготовлена и отправлена научная статья в журнал. Для получения хронологий по клеточным характеристикам годичных колец из коллекций образцов с трех участков (Ak-xa, Jelo, Mongun) в ходе экспедиционных работ 2015 г. было отобрано 20 кернов и 6 спилов. На сегодняшний день закончена работа по получению срезов по 19 кернам и 6 спилам, были сделаны и заключены в покровные стекла 174 тонких поперечных среза. Измерены клеточные параметры для 5 образцов с участка Mongun. В каждом годичном кольце измерялись 5 рядов клеток от внутренней границы к внешней, полученные измерения стандартизовались и усреднялись (Ваганов и др., 1985; Vaganov, 1990). Измерялись радиальные размеры люменов (L), толщина клеточной стенки (CWT), тангентальные размеры клеток (T), по которым рассчитывались такие характеристики трахеид как площадь клеточной стенки (CWA), характеризующая накопление органического вещества клеточной стенкой: CWA= 2CWT (T+L) и площадь люмена (LUM), характеризующая водопроводящую способность трахеид: LUM = DT-CWA. Максимальная длительность хронологии по клеточным параметрам у 4-х образцов составила 329 лет и у одного образца 312 лет. Доработана математическая модель для оценки функциональных характеристик клеточной структуры годичных колец. Ее оригинальность и главная отличительная особенность нашей модели заключается в том, что диаметр поры является линейной функцией радиального размера люмена, а диаметры апертуры, торуса и эквивалентный диаметр отверстий в сетчатой мембране являются линейными функциями диаметра поры. Мы обнаружили, что годичные кольца, практически не различающиеся по ширине, отличаются по функциональным характеристикам на 50–80%, что обусловлено различиями в гистометрической структуре рассмотренных годичных колец. Разработанная модель была верифицирована по литературным данным. Для повышения результативности исследований по реконструкции условий внешней среды и оценке отклика древесной растительности на текущие и прогнозируемые изменения внешней среды с помощью данных по микроанатомии разработана и запущена в тестовом режиме создана базы данных по микроанатомии древесины «DigiWood» (http://www.digiwood.tk/). В настоящее время идет ее заполнение изображениями поперечных срезов древесины, данными измерений микроанатомических характеристик, геоботаническим описанием и фотографиями с мест сбора образцов, разрабатываются программные инструменты для работы с микроанатомическими данными.

Аннотация результатов, полученных в 2016 году
В 2016 г. были проведены экспедиции по сбору образцов в высокогорных районах на верхней границе леса в Республике Тыва, что позволило продлить и улучшить репликацию слабо заполненных периодов для длительных древесно-кольцевых хронологий, протяженностью несколько последних тысячелетий в Центральной Азии. Завершено получение данных по микроанатомии годичных колец деревьев на трех участках в Алтае-Саянском регионе: Mongun (с 1595 по 2015 гг.), Ak-ha (с 1594 по 2015 гг.), Jelo (с 1615 по 2015 гг.). Рассчитаны статистические оценки временной изменчивости микроанатомических параметров годичных колец: дисперсия, чувствительность, синхронность, сила сигнала выборки и др. В результате измерений анатомических параметров годичных колец лиственницы сибирской для участков Mongun, Jelo, Ak-ha были получены три хронологии длительностью 400 лет по таким параметрам, как размеры клетки, толщина клеточной стенки и др. Измерения толщины клеточной стенки и диаметра клетки внутри годичного кольца показали, что средние значения толщины клеточной стенки для годичных колец разных лет составили 2.22-5.86 мкм. На основании клеточных измерений были рассчитаны такие параметры как ширина и плотность годичного кольца. Высокие значения корреляции клеточных параметров с изменениями ширины годичного кольца позволили сделать вывод о синхронности климатического отклика анатомической структуры на влияние внешних факторов. Выполнена оценка климатических связей клеточных хронологий путем сопоставления данных о средней приземной температуре за месяц и пятидневки. Результаты работы показали, что ключевой интервал сезона, определяющий общую продукцию клеток, относительно короток: 6 пятидневок (06.VI-31.VII). Толщина клеточной стенки в зоне годичного кольца показывает значимую корреляцию с теми же пятидневками, что и ширина годичного кольца (продукция клеток). В этом случае, ширина годичного кольца и радиальные размеры трахеид годичных колец на верхнем пределе произрастания древесной растительности определяются температурными условиями достаточно короткого интервала в начале сезона (в основном температурой июня и июля). Анализ распределения патологий структуры годичных колец и выпавших колец на образцах из коллекции широтного центрально-азиатского трансекта (Taynik et al., 2016) позволил построить серию хронологий экстремальных климатических событий охватывающих два последних тысячелетия. Для анализа полученных данных был разработан новый методический подход по анализу встречаемости аномалий и выпавших колец на основании привлечения таких параметров как: выраженность экстремального события, территориальный охват, образование в один год патологий и выпавших колец, минимумы прироста, длительность экстремального события. На основе анализа встречаемости нарушений анатомической структуры годичных колец и выпавших колец в образцах коллекции Jelo была построена хронология климатических экстремумов для территории Центрального Алтая. Результаты работы позволили определить наиболее выраженные события, произошедшие в 536-537, 591, 627, 803, 874, 905-906, 935, 1243-1245, 1370, 1399, 1645-1647, 1662, 1699-1700, 1751, 1783-1784, 1812-1814, 1874-1875, 1900 гг. В результате привлечения новых коллекций была существенно переработана хронология экстремальных событий Kungur построенная в 2015 г., за счет привлечения образцов с близкорасположенного участка Taris. Анализ обобщенной коллекции образцов KT (Kungur-Taris) позволил выявить 260 патологий структуры годичных колец (морозобойные и светлые кольца, флюктуации в структуре годичного кольца) и 227 выпавших колец за период с 805 по 2014 гг. Верификация выделенных нами экстремальных событий с данными полученными по другим регионам позволила обозначить пять событий 1198-1202, 1204-1205, 1257-1259, 1783-1785 и 1884 гг. охватившие обширные территории в Северном полушарии. В 2016 г. был завершен анализ коллекции из 149 образцов коллекции древесины хронологии Ak-ha собранных в 2012, 2013 и 2015 гг. В результате было обнаружено 76 патологий структуры и 304 выпавших годичных кольца. Анализ их распределения позволил построить хронологию экстремальных климатических событий (67 дат) для Южного Алтая за последние 2000 лет. Проведен анализ встречаемости нарушений анатомической структуры и выпавших колец в образцах ископаемой древесины со средневекового археологического памятника Надымский городок и Бухта Находка, расположенных в субарктической зоне Западной Сибири. С 1 по 8 августа в поселке городского типа Черемушки (граница республики Хакасия и Красноярского края) была проведена международная школа-конференция «Экология растений и цифровая анатомия древесины» (http://woodanatomy2016.sfu-kras.ru/). Всего в работе школы-конференции прошли обучение 35 человек из семи стран: Испании (1), Швейцарии (2), Польши (3), Киргизии (1), Азербайджана (1), Италии (1), Россия (26). Со 2 по 29 декабря 2016 года в Институте фундаментальной биологии и биотехнологии СФУ двое преподавателей школы – доктор Патрик Фонти и Марина Брюханова провели первый в своем роде интенсивный курс для аспирантов и молодых ученых СФУ по написанию статей на английском языке «Publishing in Xylem Ecology». Завершена разработка комплекса математических моделей годичного кольца для оценки функциональных характеристик годичных колец хвойных и функционально-оптимизационного анализа клеточной структуры и выявления в ней новых климатических индикаторов. Разработанная ранее функциональная модель для расчета гидравлических характеристик, прочности и метаболической стоимости трахеид и годичных колец хвойных дополнена имитационной оптимизационно-функциональной моделью годичного кольца. Представленная нами модель годичного кольца является оригинальной и не имеет аналогов. Оптимизационно-функциональная модель выполнена в рамках метода трахеидограмм и поэтому модельной единицей является радиальный ряд, а точнее, его средняя трахеидограмма. Все рассмотренные варианты изменчивости плотности клеток вдоль радиуса годичного кольца, отличные от реального варианта, т.е. разделения кольца на раннюю и позднюю древесину, приводят к тому, что по совокупности функциональных характеристик эти имитированные годичные кольца уступают реальному годичному кольцу. Это позволяет сделать вывод, что "сэндвич-структура" годичных колец является эффективным способом перераспределения функциональной нагрузки между трахеидами и формирования годичных колец оптимальных в функциональном аспекте: одновременно обладающими высокой водопроводящей способностью, прочностью при минимизированных метаболических затратах. Наличие сезонного тренда предоставляет возможность избежать конфликта между функциями-антагонистами и увеличить проводимость посредством перераспределения функциональной нагрузки между трахеидами без увеличения метаболических затрат без снижения прочности. В течение 2016 года была доработана информационная система и база данных по количественной анатомии древесины «DigiWood» (ИС БД «DigiWood»), которая размещена на домене Сибирского федерального университета – /www.digiwood.sfu-kras.ru/. Для эффективного использования возможностей серверов и клиентов использована архитектура Model-view-controller (MVC, модель-представление-контроллер). Дополнительно, в нее внедрена система, предназначенная для распознавания изображений. ИС БД «DigiWood» состоит из трех компонентов: клиента, сервера приложений (к нему подключено клиентское приложение) и слоя данных с которыми и будет работать как сервер приложений.

Аннотация результатов, полученных в 2017 году
Главной целью заявленного проекта было проведение международной конференции TRACE 2017 («Годичные кольца деревьев в археологии, климатологии и экологии»). Несмотря на сложный и долгий подготовительный этап, она успешно была проведена с 17 по 21 мая 2017г. в замечательном российском городе Светлогорске, Калининградской области. Конференция собрала более 70 ведущих специалистов из России, Германии, Италии, Голландии, Швейцарии, Испании, Эстонии, Чехии, Сербии, Словении, Дании, Бельгии, Румынии, Киргизии, Польши, Беларуси и др. стран. Доклады учёных были посвящены актуальным вопросам климатологии, геоморфологии, гляциологии, истории пожаров, лесной динамики, экологии, гидрологии, физиологии растений, исследованиям годичных колец и анатомии древесины в археологии. Представленные на конференции доклады показали, что тема исследования годичных колец обширна и очень актуальна и обладает серьезным междисциплинарным потенциалом – ведь здесь объединяются знания из биологии, экологии, климатологии и истории. В работу конференции входило проведение дендрохронологической полевой школы, которая уникальна по своему значению в виду единения теории и практики. Не меньшее научное значение имело проведение 10-14 апреля 2017г. в г. Красноярске, в Сибирском Федеральном Университете рабочего совещания PAGES LALIA «Междисциплинарный подход в исследовании связей истории общества и изменчивости климата (на примере Алтайской горной страны)». В рабочем совещании приняли участие около 30 учёных из ведущих научных центров мира и областей наук, включая палеоклиматологов, археологов, экологов, историков и эпидемиологов, имеющих большой исследовательский опыт работы на Алтае и прилегающих территориях. Огромный потенциал для дендрохронологических исследований севера Центральной Азии имеет материал, собранный в ходе проведенных экспедиций в высокогорных районах и лесостепной зоне Забайкальского края, республиках Бурятия и Тыва. Предварительная датировка части коллекций образцов из высокогорных районов показала, что образцы палеодревесины приходятся на период с первого тысячелетия до нашей эры до конца первого тысячелетия нашей эры. Полученные результаты позволяют построить непрерывную трех тысячелетнюю температурочувствительную хронологию для севера Центральной Азии. Так же важное значение имела работа по построению сети древесно кольцевых хронологий по лесостепной зоне, которая представляет собой уникальный источник палеоклиматической информации о режиме увлажнения степного пояса севера Центральной Азии. Усовершенствованная в рамках реализации проекта техническая база позволила применить новый подход в изучении параметров годичных колец. В первую очередь, направленный на получение цифровых изображений (сканирования) образцов древесины с высоким разрешением в отраженном свете. Это дало возможность существенно ускорить обработку дендрохронологических материалов, привлечь новый параметр (оптическую плотность), повысить точность измерений. Следует отметить, что работа с цифровым изображением существенно упрощает верификацию результатов измерений и поиск микроанатомических аномалий структуры годичного кольца. Полученные нами результаты были размещены в созданную в рамках проекта открытую базу данных по цифровой микроанатомии годичных колец, которая станет основой для создания атласа изображений структуры годичных колец за два последних тысячелетия в Алтае-Саянском регионе. Открытая структура базы позволяет широко использовать размещенные данные исследователям из разных стран и дает им новые возможности в измерении, верификации и интерпретации, а значит, и в получении высококачественной информации о состоянии окружающей среды прошлых эпох. Анализ данных об аномалиях микроанатомического строения годичного кольца (морозобойные, светлые, флуктуации плотности структуры древесины и выпавшие годичные кольца) позволил выполнить реконструкцию экстремальных климатических событий по 13 участкам широтного трансекта (более тысячи километров с запада на восток). Это позволило выделить наиболее сильные экстремальные климатические события: 1783-1785, 1788-1789, 1812-1814, 1884 гг., когда сильные похолодания охватили почти всю территорию Алтае-Саянской горной страны. Участниками проекта были подготовлены и представлены 3 доклада на VI международной научной конференции «Евразия в кайнозое. Стратиграфия, палеоэкология, Культуры», 10-13 мая 2017, г. Иркутск; 6 докладов на конференции TRACE 2017 («Tree Rings in Archaeology, Climatology and Ecology», 16-21 May 2017, г. Светлогорск; 4 доклада на конференции Международная дендрохронологическая конференция «РусДендро-2017», 5-10 сентября 2017, г. Барнаул. Подготовлены 15 рукописей статей для публикации в журналах (из которых 4 опубликовано, 5 принято в печать) и опубликована монография «История Тарского Прииртышья», посвященная применению дендрохронологии в изучении историко-культурного наследия России.