Аннотация результатов, полученных в 2017 году
В ходе подготовки к полевым исследований в 2017 г было проведено дешифрирование космоснимков высокого пространственного разрешения юго-восточного склона г. Китчепахк и верховьев р. Тульойк (массив Хибины, Кольский п-в – район 1), склонов массива Рай-Из (Полярный Урал – район 2) и массива Сухие горы (плато Путорана – район 3) и созданы макеты карт растительности. На их основе и данных полевых исследований при помощи ГИС и пакета по обработке аэрокосмической информации для этих районов были созданы среднемасштабных тематические карты: для района 1 для площади около 18,6 кв.км.; района 2 – около 36,8 кв.км.; района 3 – около 32,0 кв.км. Во время экспедиционных работ в этих районах была проведена съемка с квадрокоптера DJI Phantom-4 Pro и сделано более 1200 аэрофотоснимков. При помощи специально закупленной системы лазерного сканирования «Л-Скан» была проведена съемка местности на склонах Хибин (район 1) на площади около 10 га. Во всех районах осуществлен сбор полевых материалов для создания тематических карт. Снимки, сделанные с квадрокоптера на всех участка, были соединены при помощи программы Photoscan в единую фотомозаику и созданы ортофотопланы. Данные, полученные при лазерном сканировании местности, сейчас проходят постобработку. Для всех перечисленных выше районов были созданы векторные геоинформационные слои посредством «цифрования» по сканированным изображениям топокарт масштаба 1:25000. В результате анализа топографических карт 1956 и 1986 годов и современных спутниковых снимков высокого пространственного разрешения и данных полевых обследований на сканированные изображения топографических карт были нанесены линии, характеризующие местоположение верхней границы леса в прошлом и настоящем. Каждое из таких изображений было геопривязано в географической информационной системе QGIS (qgis.org). После этого цифрованием были созданы линейные векторные слои границ. В географической информационной системе ARC/INFO (ESRI Inc., США) с использованием алгоритма TOPOGRID на основе перечисленных выше слоев были созданы гидрологически корректные цифровые модели рельефа (ЦМР) на каждый из районов исследований. Векторные слои границ были растеризованы таким образом, чтобы местоположение и размер ячеек растров точно соответствовал ячейкам ЦМР. С использованием функций ГИС были рассчитаны производные от ЦМР растры с величинами крутизны и экспозиции склона, а также растр ячейки которого содержат значения евклидова расстояния от ячеек границы в прошлом. Оценку величин вертикального и горизонтального сдвигов верхней границы древостоев сомкнутостью 35–40% (ВГЛ) проводили с использованием ранее разработанной участниками проекта методики. Полученные данные свидетельствуют о том, что среднее высотное положение современной ВГЛ на горном массиве Хибины на юго-восточном склоне г. Китчепахк составляет 387.7 м, а в верховьях р. Тюльойк – 407.2 м над ур.м.. На юго-восточном склоне горного массива Рай-Из аналогичный статистический показатель составляет 242.5 м над ур.м.. На плато Путорана среднее высотное положение современной ВГЛ оценивается в 409.1 м над ур.м.. Установлено, что средняя скорость вертикального сдвига границы лежат в диапазоне от 0.4 м/год на массиве Рай-Из до 1.5 м/год на юго-восточном склоне г. Китчепахк. Наибольшая скорость горизонтального сдвига верхней границы леса также наблюдается на Хибинах – 6.5 м/год, а наименьшая на плато Путорана – 2.9 м/год. В ходе выполнения проекта также было проведено ручное дешифрирование спутникового снимка Bing (maps.bing.com) для южного склона массива Рай-Из (район 2) с целью определения местоположения отдельных деревьев (17738 шт.) и создан векторный точечный слой, каждая точка которого соответствует их местоположению. Сравнительный анализ данных ручного дешифрирования космического снимка и полевых исследований на пробных площадях в этом районе позволил установить, что хорошо визуально распознаются на космоснимках лишь деревья, чья высота превышает 5 метров. При проведении экспедиционных работ в июле 2017 г. в экотоне верхней границы древесной растительности на юго-восточном склоне г. Китчепахк были заложены 3 высотных профиля. На каждом уровне здесь было заложено по 2 пробных площади размером 20х20 м., на которых были для каждого дерева определены точное местоположение, диаметр ствола у основания и на высоте 1,3 м., высота ствола, диаметр кроны и взяты образцы древесины для определения их возраста. Описание древостоев здесь были проведены на 18 площадках на 0,72 га, где показатели были определены у 1879 деревьев и единиц подроста. В августе 2017 г. аналогичные работы были проведены на южном склоне массива Рай-Из (район 2), где были заложен один высотный профиль из 3 площадок на 0,12 га и определены показатели у более 265 деревьев и единиц подроста. В июле-августе 2017 г. на западном и южном склонах массива Сухие горы (район 3) были заложены 2 профиля. В целом, исследования были проведены на 18 площадках на 0,72 га, где были определены показатели у 988 деревьев и единиц подроста. На данный момент все описания со всех районов занесены в электронные таблицы, а образцы древесины подготовлены для измерений ширины годичных колец. К данному моменту у всех деревьев, произрастающих на профиле №2 на плато Путорана, определен года их появления. Для изучения микроклиматических условий в районах 1 и 3, рядом с заложенными профилями, были установлены по 2 автономных мини метеостанции фиксирующих изменения температуры и влажности воздуха, количество жидких осадков и ФАР, а также 54 термодатчика (18 в кронах и 36 на 10 см в почве). Для изучения закономерностей накопления надземной фитомассы древостоев и оценки скорости ее накопления на юго-восточном склоне г. Китчепахк (район 1) в непосредственной близости от профилей заложено 11 модельных деревьев ели и 53 ствола березы. Надземная фитомасса деревьев определена с подразделением на следующие фракции: древесина ствола, кора ствола, ветви, хвоя, генеративные органы и отмершие ветви. Для определения абсолютно сухой массы всех фракций взято 848 спилов и навесок. К настоящему времени, для всех модельных деревьев построены уравнения связи массы различных фракций в сыром состоянии с диаметром у основания ствола и ведутся работы по высушиванию навесок до абсолютно сухого состояния. Аналогичные работы были проведены на южном склоне массива Сухие горы (район 3) где заложено 40 модельных деревьев лиственницы Гмелина. Для свежесрубленных деревьев разработано уравнение связи общей фитомассы с диаметром у основания ствола. Для определения содержания сухого вещества в фитомассе взято 858 спилов и навесок различных фракций фитомассы. На текущий момент все навески высушены до постоянного веса и с использованием полученных весовых пропорций ведутся расчеты фитомассы деревьев в абсолютно сухом состоянии для последующего вычисления коэффициентов аллометрического уравнения связи массы различных фракций с единым морфометрическим показателем и перевода полученных данных в площадные. На основе данных о структуре древостоев и образцов древесины, собранных ранее (в 2015 г) на южном склоне г. Сланцевая (район 2) были реконструированы изменения за последние 50–150 лет фитомассы древостоев в экотоне верхней границы древесной растительности. Используя морфометрические показатели 224 деревьев и 122 экземпляров подроста, и проведя измерения ширины годичных колец в ходе выполнения этого проекта, были реконструированы погодичные изменения диаметров стволов у основания и произведены расчеты запасов фитомассы на единицу площади и оценена скорость ее накопления. В результате было выявлено, что в начале ХХ в. в современной тундре с одиночными деревьями запас надземной фитомассы был практически нулевой. Средняя скорость накопления фитомассы в 1900–1950 гг. была очень низкая и составляла 0,0004 т/га в год. Во второй половине ХХ в. этот показатель увеличился в 40 раз. За первые 15 лет ХХI в. темпы прироста фитомассы выросли еще в 4 раза. На текущий момент надземная фитомасса древостоев в тундре с одиночными деревьями составляет 1,1–2,8 т/га. В редколесье темпы накопления фитомассы в первой половине XX в. составляли 0,0184 т/га в год. К 2015 году годичная продукция возросла в 71 раз и текущие запасы надземной фитомассы составляют 15,2–62,7 т/га. В древостоях на верхней границе сомкнутых лесов, формирование которых началось еще в XVIII–XIX вв., к 1900-му году запасы фитомассы составляли 2,4 т/га с годичной продукцией 0,29 т/га в год. За следующие 115 лет скорость накопления фитомассы увеличилась в 7 раз, запасы надземной фитомассы по состоянию на 2015 год равны 92,8–109,3 т/га и продолжают прирастать в последние десятилетия со средней скоростью 2,04 т /га в год. В ходе полевых исследований были собраны более 1000 образцов стволовой древесины. Из них были отобраны керны наиболее старых деревьев ели европейской на Хибинах (район 1) и лиственницы Гмелина и ели сибирской на Плато Путорана (район 3) и по общепринятым методикам построены 3 древесно-кольцевые хронологии ДКХ длительностью от 283 до 300 лет. Для Полярного Урала (район 2) были построены обобщенные ДКХ по собранным ранее (р. Байдарата) и в ходе проекта образцам (на г. Сланцевая и Кок-Пельском перевале). В результате дендроклиматического анализа было выявлено, что наибольшая корреляция между метеопоказателями и радиальным ростом лиственницы в разных частях Полярного Урала наблюдается для сумм температур выше +8 °С в июне-июле. За период между 1911 и 1947 годами коэффициент детерминации достигал 0,64–0,86. После 1950 года эта связь ослабла во всех частях Полярного Урала. Наиболее заметные изменения в реакции на сумму эффективных температур произошли в хронологии из южной части (Кок-Пельский перевал). После 1940 года связь между значениями годового радиального роста и этим климатическим параметром резко снизилась и устойчиво восстановилась только после 1985 года. Общая тенденция, показывающая снижение соотношения между радиальным ростом и суммой температур воздуха вегетативного периода, может быть связана со смягчением климатической ситуации. Конец XIX – начало XX века, характеризуется малым количеством зимних осадков и низкими температурами в период покоя, термический режим летних месяцев играл решающую роль в формирование годичных колец. В период с 1940 по 1980 гг. глубина снега (осадки в холодный период) была самой высокой, что приводили к замедлению его стаивания и, следовательно, замедлению процесса прогрева почвы весной и задержке начала вегетационного сезона, поэтому наблюдалась отрицательная корреляция с зимними осадками и снижением роли летних температур. В течение следующего периода (1981–2010 гг.) зимние осадки были умеренными, а температура вегетационного сезона увеличивалась, таким образом, связь между радиальным ростом и климатическими параметрами стабильно восстанавливалась. В течение года для всех районам исследований был проведен поиск, сканирование и инвентаризация исторических ландшафтных фотографий у различных лиц и организаций, их инвентаризация и подготовка для поиска мест съемки и повторного фотографирования. На склонах ключевых горных массивов во всех районах были найдены 32 точек прежней съемки и произведено повторное фотографирование. На основе анализа изображений на исторических и современных фотографиях, сделанных в 1887 и 2017 годах на склонах гор, примыкающих к оз. Сейдозеро (Кольский п-ов), было выявлено, что за последние 130 лет верхняя граница редколесий сместилась вверх по склонам в среднем на 100–130 м высоты. Анализа изображений на исторических (1952–1962 гг.) и современных фотоснимках (2008–2017 гг.), сделанных на склонах гор в северной части Полярного Урала (оз. Бол. Хадатаёганлор и р. Хадата) показал, что за этот период в этом районе произошла значительная экспансия ольховника: увеличилась сомкнутость и продуктивность кустарниковых сообществ, как в крупных массивах, так и в мелких островках, особенно на более пологих прибрежных склонах. Кроме того, на некоторых участках склона произошло поднятие верхней границы произрастания ольховника не менее, чем на 10–15 м. Также было выявлено, что в последние 50–60 лет произошло значительное облесение долин горных рек во всех частях Полярного Урала. На месте редин к настоящему времени здесь сформировались сомкнутые древостои, при этом молодые и более старые лиственницы имеют преимущественно одноствольную форму роста, что свидетельствует о благоприятных условиях для их произрастания.

Аннотация результатов, полученных в 2018 году
В 2018 г. с целью подготовки макета карты растительности и оценки местоположения верхней границы древостоев сомкнутость 35-40% (ВГЛ) было проведено дешифрирование космоснимков высокого пространственного разрешения для всех макросклонов и горных долин массивов Чильтальд и Хибины на Кольском п-ве, а также верховьев реки Кумга и массива Сухие горы на плато Путорана. Для всех перечисленных выше районов были созданы векторные геоинформационные слои посредством «цифрования» по сканированным изображениям топокарт масштаба 1:25000. В результате анализа топографических карт 1956 и 1986 годов и современных спутниковых снимков высокого пространственного разрешения и данных полевых обследований на сканированные изображения топографических карт были нанесены линии, характеризующие местоположение верхней границы леса в прошлом и настоящем. На Кольском п-ове для каждого временного среза были отрисованы границы ВГЛ на склонах протяженностью около 230 км на массиве Чильтальд и 760 км на массиве Хибинах. На плато Путорана аналогичные работы были проведены на 50 км склонов г. Нералах (к западу от массива Сухие горы) и 16 км склонов в верховьях р. Кумга (северный макросклон). Каждое из таких изображений было геопривязано в географической информационной системе QGIS (qgis.org). После этого цифрованием были созданы линейные векторные слои границ. В географической информационной системе ARC/INFO (ESRI Inc., США) с использованием алгоритма TOPOGRID на основе перечисленных выше слоев были созданы гидрологически корректные цифровые модели рельефа (ЦМР) на каждый из районов исследований. С использованием функций ГИС были рассчитаны производные от ЦМР растры с величинами крутизны и экспозиции склона, а также растр ячейки которого содержат значения евклидова расстояния от ячеек границы в прошлом. Оценку величин вертикального и горизонтального сдвигов проводили с использованием ранее разработанной участниками гранта методики (Капралов и др., 2006; Шиятов и др., 2007). В начале 2018 года было произведено измерение ширины годичных колец у всех 1600 собранных образцов древесины и определен возраст деревьев на всех обследованных в 2017 году пробных площадях. Произведена окончательная сушка образцов древесины собранных в 2017 году и проведен расчет изменения фитомассы у всех деревьев на пробных площадях этого года закладки. В марте-апреле 2018 года были проведены снегомерные работы на всех заложенных в 2017 г пробных площадях. Также в этих районах при помощи системы лазерного сканирования «Л-Скан» проведена 3D съемка местности на площади более 40 га для оценки высоты снежного покрова на всем участке склона в месте закладки исследовательских профилей. В связи с тем, что в начале года в ходе анализа данных по высотной позиции ВГЛ на Хибинах, Полярном Урале и плато Путорана были выявлены значительные различия средних величин на склонах различных экспозиций (70–260 м между южными и северными и 40–70 м между западными и восточными склонами), то было принято решение более углубленно изучить это явление в ранее обследованных нами районах, а полевые работы в запланированные в этом году районах (хр. Чильтальд на Кольском п-ове и в верховьях р. Кумга на плато Путорана) перенести на следующий год. Согласно этому решению, в июле 2018 г. на горном массиве Хибины полевые исследования были проведены на северном и южном склоне г. Имандра и на 4 склонах горной долины р. Вудъяврйоки. Профиля располагались в экотоне верхней границы леса, под которым понимается переходный пояс в горах между верхней границей распространения сомкнутых лесов и отдельных деревьев в тундре. На каждом профиле фиксировалось три высотных уровня: нижний – у верхней границы сомкнутых лесов, средний – у верхней границы редколесий и верхний – у верхней границы отдельно стоящих деревьев в тундре. На каждом уровне было заложено по две пробных круговых площадки радиусом 8 м, на которых были определены точное местоположение и морфометрические параметры каждого дерева и взяты образцы древесины для определения их возраста. В целом, исследования были проведены на 54 площадках на площади 1.08 га, где были определены морфометрические показатели у более 1030 деревьев и 610 единиц подроста. В июле 2018 г. аналогичные работы были проведены на восточном склоне массива Рай-Из (Полярный Урал), где нами был заложен один высотный профиль из 6 площадок на площади 0.12 га, где были определены морфометрические показатели у более 140 деревьев и 220 единиц подроста. В июле-августе 2018 г. аналогичные работы были проведены на восточном склоне г. Нералах и северном и западном склонах массива Сухие горы (плато Путорана), где нами было заложено по одному высотному профилю пробных площадей. В целом, исследования были проведены на 14 площадках и 2 полигонах на площади 0.7 га, где были определены таксационные показатели у более 720 деревьев и 450 единиц подроста. На основе описаний древостоев на всех обследованных в этом году профилях были составлены электронных баз данных, содержащих морфометрические показатели изученных деревьев. На данный момент все собранные образцы древесины были подготовлены для измерений ширины годичных колец и определения возраста. Для профилей на г. Имандра и профиля №2 и 3 на плато Путорана было проведено определение года появления всех изученных деревьев. Во время экспедиционных работ летом 2018 года во всех районах исследований при помощи системы лазерного сканирования «Л-Скан» была проведена 3D съемка местности на всем участке склона в месте закладки новых исследовательских профилей на общей площади около 80 га. Данные, полученные при лазерном сканировании местности, сейчас проходят постобработку с целью выделения отдельных объектов (деревьев, кустов, скал) и поверхностей (почвы и снега) из общей поверхности точек. Во всех районах исследований были сняты показания термодатчиков и мини метеостанций фиксирующих изменения температуры и влажности воздуха, количество жидких осадков и ФАР с июля 2017 года, а также на всех профилях дополнительно к установленным в прошлом году были размещены более 100 термодатчиков для изучения микроклиматических условий на различных по экспозиции склонах. Для изучения закономерностей накопления надземной фитомассы древостоев и оценки скорости ее накопления на южном склоне г. Имандра (Хибины) в непосредственной близости от южного профиля срублены 16 модельных деревьев сосны обыкновенной доминирующей на этом профиле в составе древостоев и 15 ствола березы извилистой с корнями, а на южном и восточном склоне массива Сухие горы (плато Путорана) получены первичные данные по фитомассе 48 модельных стволов ольховника. Надземная и фитомасса деревьев определена с подразделением на древесину ствола, кору ствола, ветви, хвою (листья), генеративные органы и отмершие ветви. Для определения абсолютно сухой массы всех фракций взято 791 спил и навесок. На текущий момент все навески высушены до постоянного веса и с использованием полученных весовых пропорций ведутся расчеты фитомассы деревьев в абсолютно сухом состоянии для последующего вычисления коэффициентов аллометрического уравнения связи фитомассы различных фракций с единым морфометрическим показателем (диаметр у основания, диаметр на высоте груди, высота дерева) и перевода полученных данных в площадные характеристики древостоев. В ходе закладки пробных площадей на всех высотных профилях были собраны более 2000 образцов стволовой древесины. Часть из них были отобраны для построения древесно-кольцевых хронологий. На ключевых тест-полигонах на Кольском п-ове были собраны дополнительно керны с наиболее старых деревьев ели европейской и сосны обыкновенной с целью построения длительных древесно-кольцевых хронологий. Измерение ширины годичных колец и перекрестная датировка индивидуальных серий прироста проведены согласно общепринятых методик (Шиятов и др., 2000). Качество датировки статистически проверено в программе COFECHA (Holmes, 1983). Индексирование индивидуальных древесно-кольцевых хронологий проведено в программном пакете ARSTAN, методом кубического сплайна (Cook and Kairiukstis, 1990). Обобщенные древесно-кольцевые хронологии получены усреднением индивидуальных серий. В итоге были построены 89 индивидуальных и 4 обобщенных хронологий для ключевых горных массивов на Хибинах и плато Путорана. На основе построенных в ходе выполнения проекта древесно-кольцевых хронологий проведен анализ особенностей влияния температуры воздуха и осадков на рост деревьев на верхнем пределе их произрастания в районах исследований. Расчет отклика радиального прироста на климатические переменные проводился с помощью расчета функций отклика бутстреп методом в программе DENDROCLIM2002 (Biondi,Waikul, 2004). В течение года для всех районам исследований был проведен поиск, сканирование и инвентаризация исторических ландшафтных фотографий у различных лиц и организаций, их инвентаризация и подготовка для поиска мест съемки и повторного фотографирования. На склонах ключевых горных массивов в обследованных в этом году районах были найдены 18 точек прежней съемки и произведено повторное фотографирование. Наши исследования показали, что в последние столетия на фоне повышения на Кольском полуострове ранних летних (на 0.9–1.3º С) температур и более раннего начала периода вегетации существенно изменились структура и продуктивность древостоев на верхнем пределе их произрастания. Сравнительный анализ современной высотной позиций ВГЛ и отмеченной на топографических картах 1956 и 1986 годов выявил в целом для Хибин ее смещение в среднем на 51 и 35 м за последние 61 и 31 год соответственно. Аналогичный анализ высотных позиций ВГЛ на массиве Чильтальд показал смещение на 40–45 м высоты с 1956 года, что близко к значениям выявленными для западного и юго-западного макросклонов Хибин. В результате поднятия ВГЛ в 1956–2017 годы общая площадь участков склонов, на которых древостои перешли из категории редин и редколесий в категорию сомкнутые леса составила на горном массиве Хибины 82.9 км2, а на массиве Чильтальд – 27.7 км2. В пересчете на один километр границы это равно 0.109 и 0.111 км2 соответственно. Выявлено, что надземная фитомасса древостоев на трех обследованных профилях на юго-восточном склоне г. Китчепахк (Хибины) увеличилась с начала XX века в среднем с 0.01 до 17.8 т/га на современной верхней границе сомкнутых лесов, до 7.4 т/га на границе редколесий и до 0.8 т/га границе групп деревьев в тундре. В ходе наших работ в пределах современного экотона ВГЛ на Полярном Урале нами было установлено, что изменение условий окружающей среды во второй половине 20 века способствовало увеличению здесь радиального роста лиственниц и елей, а также их общего количества, что привело к многократному увеличению скорости накопления фитомассы древостоев. Исследования, проведенные в других субарктических регионах, также свидетельствуют о явном повышении продуктивности древостоев во второй половине ХХ века. Наши результаты показывают, что скорость накопления фитомассы продолжает неуклонно расти, особенно данный тренд выражен в верхней и средней частях современного экотона ВГЛ. Таким образом, наблюдаемые изменения климатических условий на Полярном Урале (увеличение осадков зимой и повышение средних летних температур) оказали мультипликативное влияние на рост и продуктивность основных лесообразующих видов. Древостои, представленные в экотоне ВГЛ в течение 20 века, поднялись на 50 м вверх по склону и стали гуще. Этот процесс сопровождался увеличением средних значений радиального прироста уже растущих в экотоне ВГЛ деревьев, а также массовым появлением здесь новых особей. Это привело к значительному увеличению скорости накопления общей фитомассы древостоев, что было обусловлено существенными изменениями раннелетних температур и зимних осадков. Нами было выявлено, что в последние столетия в западной части плато Путорана на фоне повышения раннелетних температур на 1.5–2.5 ºС и увеличении продолжительности вегетационного сезона (4-7 дней), а также повышения зимних температур и количества твердых осадков существенно изменилось высотное положение ВГЛ и продуктивность древостоев. Сравнение современной высотной позиции ВГЛ и отмеченной на топографических картах 1956 года создания, показало, что за последние 60 лет произошло ее заметное продвижение вверх на склонах массива Сухие горы на 64 м (в среднем на всех участках) по вертикали и 177 м по горизонтали, на склонах г. Нералах – на 92 м по вертикали и 152 м по горизонтали, а склонах гор в верховьях р. Кумга (северный макросклон плато Путорана) – на 28 м по вертикали и 123 м по горизонтали. Анализ современной высотной позиции ВГЛ на выборочных участках склонов, где минимизировано отрицательное влияние факторов неклиматической природы (большая каменистость и крутизна склона), выявил для этого района плато Путорана последовательное увеличение ее средних величин, начиная с северных (348±65 м н.у.м.) к восточным (461±45 м н.у.м.), к западным (537±92 м н.у.м.) и к южным (610±60 м н.у.м.) склонам. При этом, наиболее значительные высотные сдвиги границ за последние 60 лет были выявлены для подобных участков для склонов южной (111±74 м) и западной экспозиций (86±62 м), средние – для восточных (78±50 м) и минимальные для северных (59±56 м) экспозиций. Как видно, при исключении из анализа динамики ВГЛ участков, где заметно выражено влияние факторов не климатической природы, средняя скорость поднятия верхнего предела лесов увеличивается с 1.0 до 1.4 м/год, что указывает на значительный отрицательный эффект этих факторов. На основе полученных данных в ходе выполнения проекта подготовлено 7 статей, три из которых уже опубликованы, две приняты в печать, а две направлены в журнал.

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
В течение 2019 г. проводились работы по количественной оценке изменений площади безлесных участков на склонах всех горных регионов. Для каждого участка были оценены протяженность линии верхней границы древостоев сомкнутостью 35-40% (верхней границы леса - ВГЛ) и их площадь в 1950-х годах. На основе современных космоснимков были выделены линии ВГЛ и оценена площадь участков выше этих границ на тестовых вершинах на настоящий момент. В результате на Кольском п-ове для 1950-х годов были выделены границы ВГЛ протяженностью около 11602 км, при этом общая площадь более 350 участков выше границы ВГЛ составила 5832 км2. На Полярном Урале и плато Путорана выделены границы ВГЛ протяженностью около 2154 км и 11203 км соответственно. Для современного временного среза на Кольском п-ове были выделены современные границы ВГЛ и оценены площади участков выше этих границ на 21 вершине, на Полярном Урале на 52 и плато Путорана на 11 вершинах. На основе мультиспектральных космоснимков и ЦМР для Хибин (Кольский п-ов) были получены данные о точной географической позиции, высоте над ур.м., экспозиции, угле наклона, каменистости, составе доминирующих видов деревьев, дате схода снега для более 49 000 участков склона (30 на 30 м), где в 2017 г находилась ВГЛ. Для 3 ключевых участков склонов на Хибинах и Полярном Урале и Путорана на основе данных аэрофотосъемки с БПЛА и 3D сканирования местности были выявлены географические позиции и высота н.у.р.м. отдельных деревьев и их размеры крон (диаметр и высота) в пределах секторов склонов шириной 70-100 м в пределах экотона ВГЛ, которые были использованы для оценки пространственных изменения параметров и фитомассы древостоев вдоль непрерывного высотного градиента. В начале 2019 года было произведено измерение ширины годичных колец у всех собранных образцов древесины и определен возраст деревьев на всех обследованных в 2018 году 48 пробных площадях и проанализирована возрастная структура древостоев на разных высотных уровнях в пределах современного экотона ВГЛ. Проведен расчет погодичных изменений фитомассы у всех деревьев на пробных площадях 2018 года закладки. Во всех районах исследований в марте-апреле 2019 года были проведены снегомерные работы на 80 заложенных в 2017-2018 годах пробных площадях, а также были сняты показания со 100 термодатчиков и 6 мини метеостанций фиксирующих изменения температуры и влажности воздуха, количество жидких осадков и ФАР с июля 2018 года. Полученные данные были проанализированы и использованы для оценки особенностей обследованных склонов. В связи с тем, что в начале этого года в ходе анализа данных по погодичному изменению фитомассы древостоев в 300-метровой полосе, прилегающей снизу к верхней границы сомкнутых лесов на склоне г. Сланцевая на Полярном Урале и южном склоне массива Сухие горы на плато Путорана, было выявлено ее значительное увеличение в последние 50-100 лет, превышающее в 2-3 раза выявленные изменения в экотоне ВГЛ, то было принято решение более углубленно изучить это явление во всех ранее обследованных нами районах и продлить вниз 14 заложенных там профилей на 30-50 м высоты (заложить по 2-3 площадки еще на 1-2 высотных уровнях). Согласно этому решению, в июле 2019 г. полевые исследования были проведены на 9 склонах на Хибинах (Кольский п-ов), где были заложены 34 площадки на площади 0,68 га, на которых были определены таксационные показатели у более 2400 деревьев и 700 единиц подроста. В августе 2019 г. аналогичные работы были проведены на западном склоне г. Сланцевая (Полярный Урал), где заложен еще 1 высотный профиль из 5 площадок на 0,1 га, на котором были определены показатели у более 100 деревьев и 120 единиц подроста. В июле 2019 г. аналогичные работы были проведены на 4 ранее обследованных слонах плато Путорана, где были заложены 12 пробных площадей. В целом, исследования были проведены на 0,51 га, где были определены показатели у более 1000 деревьев и 300 единиц подроста. На основе описаний древостоев на всех обследованных в этом году профилях были составлены электронных баз данных, содержащих морфометрические показатели изученных деревьев. Все собранные образцы древесины были подготовлены для измерений ширины годичных колец и определения возраста, а для части проведены измерения ширины годичных колец. На 4 уровнях пяти ранее обследованных высотных профилей в Хибинах и четырех на плато Путорана в разных типах растительных сообществ были заложены по 4 площадки 0,5 на 0,5 м (общей сложности более 120), на которых были срезаны все части растений выше отмершей части мхов и лишайник. Срезанные части были взвешены на месте и взяты навески мхов, лишайников, кустарников, трав, кустарников (в целом около 380 шт.). В лабораторных условиях они были высушены до абсолютно сухого состояния и вновь взвешены. На 2 высотных профилях в Хибинах и 2 на плато Путорана на 4 уровнях были извлечены по 4 почвенных монолита (25 на 25 см) на каждом, а также отобраны по 10 образцов верхних горизонтов почвы. В полевых условиях произведено просеивание почвенных образцов, отбор и оценка массы камней, мелких корней и самой почвы в пробах в каждом слоев почвы. Для каждого слоя почвы были взяты навески мелких корней и почвы для последующей оценки их свойств в лабораторных условиях. На данный момент они анализируются. Летом 2019 года во всех районах исследований при помощи системы лазерного сканирования «Л-Скан» была проведена 3D съемка местности на всем участке склона в месте закладки новых пробных площадей на общей площади около 40 га. Данные, полученные при лазерном сканировании местности, сейчас проходят постобработку с целью выделения отдельных объектов (деревьев, кустов, скал) и поверхности почвы из общей поверхности точек. В ходе закладки пробных площадей на высотных профилях были собраны более 3000 образцов стволовой древесины. Часть из них были отобраны для построения древесно-кольцевых хронологий. К данному моменту были построены 106 индивидуальных и 3 обобщенных хронологий для ключевых горных массивах Хибин и плато Путорана. На основе построенных в ходе выполнения проекта древесно-кольцевых хронологий проведен анализ особенностей влияния температуры воздуха и осадков на рост деревьев на верхнем пределе их произрастания в районах исследований. В течение года для всех районам исследований был проведен поиск, сканирование и инвентаризация исторических ландшафтных фотографий у различных лиц и организаций, их инвентаризация и подготовка для поиска мест съемки и повторного фотографирования. На склонах ключевых горных массивов были найдены 16 точек прежней съемки и произведено повторное фотографирование. Также создана интернет-ориентированная база данных разновременных ландшафтных фотоснимков для оценки климатогенной трансформации наземных экосистем в экотоне верхней границы леса, которая прошла первичное наполнение ранее собранными на Полярном Урале 3893 разновременными фотоснимками и их описаниями (для получения доступа к базе перейдите по ссылке http://landphist.qshzone.ru/ и выполните предложенные операции). Было выявлено, что в результате поднятия ВГЛ с 1956 по 2017 год на Кольском полуострове средняя площадь участков склонов, на которых древостои перешли из категории редин и редколесий в категорию сомкнутые леса составила 0.073 км2 на один километр ВГЛ в северной, 0.111 км2 – в центральной и 0.142 км2 – южной части. Используя полученные величины и оценив протяженность ВГЛ в 1956 г (12483 км), нами было вычислена общая площадь, на которой на территории всего Кольского п-ова в последние 60 лет произошли подобные изменения. Она составила 1287 км2 (2.51% лесопокрытой площади Мурманской области в 2018 г). При этом площадь малооблесенных участков выше ВГЛ уменьшилась на 22.1%. Анализ данных по распределению деревьев по периодам появления в нижней части профилей на склонах гор в долине оз. Мал. Вудъявр и г. Имандра (Хибины, Кольский п-ов) выявил, что возраст самых старых живых деревьев редко превышает 100 лет. Наиболее активным возобновление доминирующей на южном склоне г. Имандра сосны было между 1940 и 1970 гг. и после 1985 г. На других профилях появление березы, хотя и имело локальные особенности, но на большинстве склонов было приурочено к 1920-1950 гг. и к периоду после 1970 г. В средней части профилей наиболее активное возобновление происходило в период после 1970 г у сосны и между 1950 и 1990 годами у березы. В верхней части профилей первые ныне растущие здесь березы стали появляться в 1930-е годы, а активное заселение происходило в 1960-2000 гг. Сосна активно возобновлялась на этому уровне лишь после 1980 г. Оценка динамики накопления фитомассы на всех высотных профилях показала, что в древостоях на верхней границе сомкнутых лесов заметный подъем прироста фитомассы начался лишь к 1940-м годам. Текущие запасы надземной фитомассы на границе сомкнутых лесов составляют сейчас 6.4 на северном и 36.4 т/га на южном склоне г. Имандра. На склонах долины оз. Мал. Вудъявр современные запасы фитомассы древостоев на границе сомкнутых лесов минимальны на СВ склоне (11.2 т/га), что меньше чем на ЮВ склоне на 6,8 т/га. На границе редколесий наблюдалась схожая картина, но со сдвигом на 30–40 лет. На текущий момент фитомасса древостоев в редколесьях составляет 2.9–11.8 т/га. На верхней границе редин запасы фитомассы древостоев составляют 0.12–5.1 т/га. Анализ запасов фитомассы растений нижних ярусов показал, что она увеличивается в 1.5–3 раза (в среднем с 3.91 до 7.91 т/га) при переходе от верхней границы сомкнутых лесов (нижний уровень) к границе редин (верхний уровень ЭВГДР), а при переходе к верхней части горно-лесного пояса (ниже на 30–40 м по высоте) она снижается в 1.5–2 раза (в среднем до 2.43 т/га). В целом, на фоне снижения фитомассы древостоев вверх по склонам (в среднем с 39,3 в верхней части горно-лесного пояса, до 13,2 – на границе сомкнутых лесов, 6,7 – на границе редколесий и до 1,6 т/га - на верхней границе редин) доля фитомассы нижних ярусов в общей фитомассе надземной части растительного покрова увеличивается с 5,8 до 83,4%. Если принять этот факт в расчеты изменений общей надземной фитомассы при поднятии растительных поясов по склонам в Хибинах на 55 м высоты в последние 60 лет, то в верхней части горно-лесного пояса ее увеличение в среднем составило около 26,3, на верхней границе сомкнутых лесов – 5,6, верхней границе редколесий – 5,7, а верхней границе редин – 1,6 т/га. В результате поднятия ВГЛ с 1956 по 2017 год в северной части Полярного Урала (Приуральский район ЯНАО) общая площадь участков склонов, на которых древостои перешли из категории редин и редколесий в категорию сомкнутые леса составила 122,4 км2 (0,45% от лесопокрытой площади Приуральского района ЯНАО в 2019 г). Не смотря на относительно небольшие значения за счет поднятия ВГЛ в целом по району, в отдельных горных долинах увеличение составило около 30-44%. В результате поднятия ВГЛ с 1956 по 2017 год общая площадь участков склонов, на которых древостои перешли из категории редин и редколесий в категорию сомкнутые леса составила в северо-западной части плато Путорана в пересчете на один километр границы сомкнутых лесов 0.075 км2. Используя полученные величины и оценив описанными выше методами протяженность границ сомкнутых лесов в горах в 1956 г (11204 км), нами было вычислена общая площадь, на которой здесь в последние 60 лет древостои произошли подобные изменения. Она составила 645 км2 (7,3% лесопокрытой площади этой части плато Путорана). По результатам проведенного анализа было установлено, что на нижнем уровне профилей в западной части плато Путорана единичные лиственницы стали заселялись с середины XVII по конец XVIII вв. За этот 150-ти летний период появилось всего несколько процентов из ныне растущих деревьев. Периоды массового появления деревьев на данном уровне приходятся на 1820–1870, 1900–1920 и 1950-2000 гг. Заселение верхней границы редколесий началось только в первой половине XIX века. Массовое возобновление здесь лиственницы происходило в 1880-1920 и 1940-1980 гг. На верхнем высотном уровне единичные деревья появились лишь в конце XIX века, а массовое заселение его началось только с 1950 года. Анализ изменения фитомассы на различных высотных уровнях на склонах гор в западной части плато Путорана показал, что в древостоях в верхней части горно-лесного пояса запасы фитомассы увеличились с начала XX века с 5,3 до 58,9 т/га. На верхней границе сомкнутых лесов запасы фитомассы выросли в этот же период с 1,2 до 32,9 т/га. На границе редколесий до 1950 года скорость накопления фитомассы была крайне низкой и лишь во второй половине ХХ века этот показатель увеличился. Текущие запасы надземной фитомассы в редколесьях составляют в среднем 9,2 т/га. Массовое формирование древостоев в верхней части современного экотона началось лишь во второй половине ХХ века. До этого периода запас фитомассы древостоев здесь был практически нулевой. Текущие значения фитомассы составляют здесь около 0.5 т /га. В результате общего анализа продукционных процессов на верхнем пределе произрастания древостоев на склонах гор Кольский п-ова, Полярного Урала и плато Путорана было выявлено не линейное, а явно выраженное экспоненциальное снижение их фитомассы по мере поднятия в гору от верхней части горно-лесного пояса до горных тундр. При этом наибольшее ее уменьшение наблюдается в верхней части горно-лесного пояса до границы сомкнутых лесов, а выше по склонам отмечено ее относительно постепенное снижение. Это не соответствует выявленному нами линейному тренду снижения по мере поднятия в гору температуры воздуха (0,5-0,7 °С на каждые 100 м высоты), которую традиционно считают главным фактор определяющим рост древесных растений. Мы предполагаем, что это в немалой степени это связано с ухудшением с высотой над ур.м. почвенных условий (снижение температура почвы, как летом, так и зимой; уменьшение количества доступных минеральных веществ и др.), а также со снижением длительности вегетационного периода (на 4-7 дней) и условий выживания частей растений выше снега в зимний период (скорость ветра возрастает в 5-6 раз с высотой). Несмотря на то, что во всех регионах схожие факторы приводят к ухудшению условий произрастания деревьев по мере поднятия в гору, наблюдаются существенные различия (1,5-3 раза) общих запасах фитомассы древостоев между изученными регионами. Наименьшие значения имеют доминирующие на склонах гор Кольского п-ова березовые древостои, а наибольшие – лиственничные древостои на Полярном Урале, а для лиственничников на плато Путорана характерны промежуточные значения. Это связано с региональными особенностями климата, в частности для Кольского п-ова характерно выпадение большого количество твердых осадков и сравнительно мягкие зимы, а для плато Путорана – наоборот относительно малое количество снега (в 2-3 раза меньше) и крайне низкие температуры зимой, а Полярный Урал занимает промежуточное положение, как по количеству осадков, так и термическим условиям в холодный период года. Летом на Кольском п-ове часто наблюдается пасмурная погода из-за близости Баренцева моря и поэтому там отмечается меньшее количество часов солнечного сияния, чем на Полярном Урале и плато Путорана в связи с чем, вклад прямой солнечной радиации в прогревании горных склонов там значительно ниже, а термические условия летних месяцев из-за этого хуже. Это объяснение подтверждается тем фактом, что на малоснежных хорошо прогреваемых южных склонах на Кольском п-ове встречаются сосновые древостои фитомасса, которых практически такая же как и у лиственничников на Полярном Урале. На основе погодичных данных об изменениях фитомассы древостоев на различных высотных уровнях обследованных профилей было рассчитано общее увеличение фитомассы в период с 1910 по 2017 гг. в полосе современного экотона ВГЛ протяженностью вдоль склона в 1 км. Было выявлено, что, несмотря на региональные различия высоты расположения верхних пределов сомкнутых древостоев и крутизне и каменистости склонов на массиве Хибины (Кольский п-ов) и в западной части плато Путорана, отмечаются относительно близкие значения увеличения фитомассы - 220 и 285 тонн на 1 км соответственно. Исходя из этих данных и вычисленной нами протяженности всех верхних границ леса на всем Кольском полуострове и в северо-западной и западной части плато Путорана мы рассчитали общее увеличение запасов фитомассы древостоев в каждом регионе в полосе современного экотона ВГЛ в период с 1910 по 2017 гг. и они составили 2746126 и 3193140 тонн соответственно.