КАРТОЧКА ПРОЕКТА,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 21-14-00330

НазваниеПолярная граница леса на Ямале: голоценовая история и современность

РуководительКукарских Владимир Витальевич, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регионфедеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт экологии растений и животных Уральского отделения Российской академии наук, Свердловская обл

Годы выполнения при поддержке РНФ 2021 - 2023 

КонкурсКонкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни, 04-107 - Экология биосистем

Ключевые словаполуископаемая древесина, граница леса, изменения климата, продуктивность лесов, климатические реконструкции, древесно-кольцевой анализ, голоцен, Ямал

Код ГРНТИ34.35.25


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Изучение естественной динамики растительности в Арктике является одной из актуальнейших научных проблем, особенно в свете наблюдаемых глобальных климатических изменений. Исследование динамики экосистем на фоне колебаний климата различного временного масштаба даст возможность выявить основные тренды изменений окружающей среды и использовать их в пространственно-временных реконструкциях для прогноза реакции экосистем на изменения климата в будущем. Для понимания становления лесных биоценозов в Субарктике и оценки современной тенденции их развития особое значение имеет изучение эволюции природных компонентов в голоцене, когда происходили существенные палеоклиматические изменения. По совокупности достоинств одним из лучших косвенных индикаторов природных изменений в прошлом являются годичные кольца деревьев. С их помощью можно получить непрерывные, с разрешением в один год, календарно сдатированные, реконструкции не только колебаний климата, но и связанных с ними изменения экосистем. Наиболее перспективным для изучения климатогенной динамики древесной растительности Субарктики в голоцене является полуостров Ямал, где имеются самые массовые в мире захоронения полуископаемых деревьев. Конкретной задачей данного проекта является изучение пространственно-временной динамики древесной растительности на северном пределе ее распространения на полуострове Ямал в голоцене. Она включает в себя реконструкцию положения северной границы леса, изменений густоты древостоев, их возрастной структуры, изменений соотношения в составе древесных видов, запасов и темпов накопления фитомассы на фоне климатических изменений различного временного масштаба – от экстремальных падений температуры в течение вегетационного сезона до сверхвековых колебаний летней температуры. Имеющийся в распоряжении коллектива материал – более 5000 образцов полуископаемой древесины позволит уверенно реконструировать не только широтное положение границы леса, но также параметры густоты древостоев и скорости древесной продукции. В ходе выполнения проекта планируется обобщить, и проанализирована информацию о росте деревьев, предполагаемых температурных изменениях и экстремальных климатических событиях, охватывающих период до 9000 лет на территории полуострова Ямал. Параллельно будет решаться важнейшая задача по сохранению уникального архива палеоклиматической информации - полуископаемой древесины, поскольку ожидается, что изменение климата ускорит микробную деградацию многих хорошо сохранившихся деревянных артефактов, в Арктике. Это потенциально может привести к потере остатков полуископаемой древесины, которые захоронены в многолетнемерзлых породах региона. Изучение динамики экосистем на фоне изменчивости климата различных временных масштабов даст возможность выявить основные тенденции изменения окружающей среды и использовать их в пространственно-временных реконструкциях для прогнозирования реакции арктических экосистем на изменение климата в будущем.

Ожидаемые результаты
Впервые в масштабах голоцена будет получена качественная и количественная реконструкция положения северной границы леса для ключевого арктического региона – полуострова Ямал. Будет проведена оценка масштабов современных и исторических изменений древесной растительности на Ямале, а также анализ механизмов отклика древесной растительности на климатические изменения. На основе анализа аномальных анатомических структур в древесных кольцах будет поведена реконструкция экстремальных климатических событий длительностью около 7000 лет Спроецированные на топографическую основу данные о времени жизни и скорости роста деревьев на площади порядка 25 000 кв. километров послужат инструментом для исследований свертысячелетней динамики видового состава, густоты и скорости продукционных процессов растительности в ключевом районе Арктики.Важным практической результатом проекта будет создание крупнейшей в мире геоинформационной системы по полуископаемой древесине. Полученные результаты будут представлять значительный интерес, как на региональном, так и на глобальном уровне в контексте попыток определить последствия прошлых и прогнозируемых климатических изменений для полярных экосистем. Практическое применение результатов проекта может быть реализовано при планировании развития территориальных природных комплексов на севере Западной Сибири. Большой интерес мирового научного сообщества к проблемам изменения климата, а также уникальный временной интервал, охватываемый, позволит получить результаты мирового уровня, которые будут представлены в серии научных статей, в том числе, в ведущих международных журналах.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2021 году
В ходе выполнения проекта в 2021 году проведена комплексная экспедиция на полуостров Ямал. Силами двух полевых отрядов на реках Хадыта-Яха и Ядаяходы-Яха проведен сбор образцов с более чем 1100 полуископаемых стволов лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.), ели сибирской (Picea obovata Ledeb.) и березы (Betula sp.). Сборы 2021 года позволили увеличить коллекцию полуископаемой древесины с п-ва Ямал на 20%. Общее количество образцов на текущий момент составляет 5476 штук. На основе анализа дат появления и гибели деревьев, произрастающих в долинах рек Южного Ямала, установлено, что в скорость продвижения северной границы редколесий на север в последние десятилетия можно оценить в 300-500 м/год. Также произошло увеличение доли ели в составе древостоя. Высокая скорость формирования новых поколений деревьев в 20 веке и относительно невысокий отпад деревьев привели к существенному (до 10 раз) росту густоты древостоев вблизи северной границы леса за последние 100 лет. С использованием собранных ранее материалов проведена оценка изменения северной границы ареала речного бобра на полуострове Ямал в голоцене. Полученные дендрохронологические и радиоуглеродные даты показывают, что в Западной Сибири северная граница ареала бобра в голоцене проходила значительно севернее ее положения в историческое время. В начале атлантического периода голоцена (AT 1) бобр обитал в бассейне реки Юрибей (68°39´с.ш.). В верховьях реки Хадыта-Яха (67.33° с.ш.) он обитал в середине суббореального периода голоцена (SB 2). В начале субатлантического периода (SA 1) северная граница ареала бобра проходила примерно по Северному Полярному кругу (66.33° с.ш.). На этой широте она оставалась до начала XVIII века. Таким образом, по мере становления сомкнутых лесов происходило продвижение ареала бобра на север. При отступании к югу границы древесной растительности, отступал к югу и ареал бобра. Стабилизация северной границы ареала бобра произошла в начале субатлантической климатической стадии позднего голоцена в связи со стабилизацией южной границы лесотундровой зоны. На основе радиоуглеродного датирования спила полуископаемой лиственницы сибирской № 4756, установлено содержание изотопа Δ14С в годичных кольцах для периода 5272-5247 гг. до н.э. Это позволило установить дату аномальной вспышки на Солнце(5259 год до н.э) и рассчитать ее мощность. Oценка дополнительно образованного радиоуглерода в атмосфере Земли составила 29 кг, что делает ее одной из самых сильных из когда-либо обнаруженных. Для периода, с 3500 по 2100 г. до н.э., выявлено 58 годов с экстремальными климатическими событиями, из них 5 мощных экстремумов. Ведется работа по сравнению данных аномалий с аномалиями строения годичных колец в других регионах Земли, для выявления крупномасштабных экстремумов и выяснения причин их возникновения. С помощью программной среды R создана интерактивная карта мест находок и описаний образцов полуископаемой древесины. Интерактивная база данных позволяет идентифицировать положение и характеристики (возраст, видовую принадлежность, координаты места находки) образцов из коллекции полуископаемой древесины с п-ва Ямал. Демонстрационный вариант базы данных представлен на web-странице по адресу: https://rpubs.com/Sozontov/dendrochronology_1 Результаты полевых исследований представлены на следующих информационных ресурсах: https://youtu.be/kWSwNhhTEfU http://lbt-tv.ru/index.php/item/15170-uchjonye-arktiki

 

Публикации

1. - Учёные Арктики Лабытнанги-ТВ, - (год публикации - ).

2. Гурская М.А. Formation of Frost Damage in Larch Growing in the Northern and Southern Forest–Tundra Subzones of Siberia: A Comparative Analysis Russian Journal of Ecology, No. 6, Vol. 52, pp. 556–566 (год публикации - 2021).

3. Косинцев П.А., Хантемиров Р.М., Кукарских В.В. ИЗМЕНЕНИЕ СЕВЕРНОЙ ГРАНИЦЫ АРЕАЛА РЕЧНОГО БОБРА (CASTOR FIBER LINNAEUS, 1758, RODENTIA, MAMMALIA) НА ПОЛУОСТРОВЕ ЯМАЛ (ЗАПАДНАЯ СИБИРЬ) В ГОЛОЦЕНЕ Доклады Российской академии наук. Науки о земле, - (год публикации - 2022).