State of island spruce forests in the Western part of the Bolshezemelskaya tundra after 23 years

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Измерение морфометрических показателей деревьев и геоботанические описания, выполненные в 2000 г. в 8-ми еловых островках в подзоне южных тундр в бассейне р. Ортины и повторенные спустя почти четверть века, позволили оценить изменения в их структуре и ценофлоре при потеплении регионального климата. В еловых островках на водоразделах, изолированных от основного ареала Picea obovata и сохранившихся в тундре со времен голоцена, деревья росли в высоту со средней скоростью 4.3-8.3 см в год, радиальный прирост составил 0.41-0.65 мм в год. Для самого северного елового островка в долине реки, в более благоприятных микроклиматических условиях, эти показатели равны 12.2 см/год и 0.8 мм/год. Жизненность деревьев во всех островках увеличилась, что выразилось в изменении формы крон, которые стали более пышными и целиком зелеными. Еловые островки с кустарничково-зеленомошным напочвенным покровом характеризуются стабильной ценофлорой, состав и число видов изменились незначительно, за счет единичных, в основном споровых, растений. Несмотря на регулярное производство мужских и женских шишек, новых деревьев семенного происхождения не обнаружено. Сравнительные ландшафтные фотографии показывают активное внедрение в тундровые сообщества на водоразделах березы Betula pubescens subsp. tortuosa, а в долины водотоков также ольховника Alnus fruticosa. Северная граница еловых редколесий в долине р. Ортины сохранилась на широте 67°53ʹ и дальше на север пока не продвинулась.

Об авторах

O. V. Lavrinenko

Komarov Botanical Institute RAS; Nenetsky State Nature Reserve

Автор, ответственный за переписку.
Email: lavrino@mail.ru
Россия, St.-Petersburg; Naryan-Mar

I. А. Lavrinenko

Komarov Botanical Institute RAS

Email: lavrino@mail.ru
Россия, St.-Petersburg

K. I. Simonova

Komarov Botanical Institute RAS

Email: lavrino@mail.ru
Россия, St.-Petersburg

Список литературы

  1. Andreev V.N. 1954. Promotion of woody vegetation into the tundra in connection with the protective properties of forest plantations in the North. Botanic Journal, 39(1):28-47. (In Russian). [Андреев В.Н. 1954. Продвижение древесной растительности в тундру в связи с защитными свойствами лесопосадок на Севере // Ботанический журнал. Т. 39. № 1. С. 28-47].
  2. Andreev V.N. 1956. Population of the tundra by forest in the modern era. In: Vegetation of the Far North of the USSR and its development. V.1. pp. 27-45., Publishing House of the USSR Academy of Sciences. Moscow. (In Russian). [Андреев В.Н. 1956. Заселение тундры лесом в современную эпоху // Растительность крайнего севера СССР и ее освоение. Вып. 1. М.: Изд-во АН СССР. С. 27-45].
  3. Andreicheva L.N. 2002. Pleistocene of the European Northeast. Ekaterinburg: Ural Branch of the Russian Academy of Sciences. 321 pp. (In Russian). [Андреичева Л.Н. 2002. Плейстоцен европейского Северо-Востока. Екатеринбург: УРО РАН, 321 с.
  4. Becking R. 1957. The Zürich-Montpellier school of phytosociology. The Botanical Review. Vol. 23. N 7. pp. 411-488.
  5. Bolotov I.N., Surso M.V., Filippov B.YU., Gofarov M.YU., Tarakanov A.M. 2012. Changes in tree stands on isolated forest islands in the east of Bolshezemelskaya tundra for the last 100 years in a changing climate. Russian forestry journal. 5: 329. pp. 30-37 (In Russian). [Болотов И.Н., Сурсо М.В., Филиппов Б.Ю., Гофаров М.Ю., Тараканов А.М. 2012. Изменения древостоев в изолированных лесных островах востока Большеземельской тундры за последние 100 лет в условиях меняющегося климата // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. № 5(329). С. 30-37].
  6. Callaghan T.V., Werkman B.R., Crawford R.M.M. 2002. The tundra-taiga interface and its dynamics: concepts and applications. Ambio Special Report. 12: 6-14.
  7. Development of landscapes and climate of Northern Eurasia. Late Pleistocene – Holocene; Forecast elements. 1993.(A.A. Velichko), Vol.1. pp. 102. Nauka, Moscow. (In Russian). [Развитие ландшафтов и климата Северной Евразии. Поздний плейстоцен – голоцен; Элементы прогноза. 1993. / Под ред. А.А. Величко/. М.: Наука. Вып. 1. 102 c.]
  8. Dial R.J., Maher C.T., Hewitt R.E., Sullivan P.F. 2022. Sufficient conditions for rapid range expansion of a boreal conifer. Nature. Vol. 608. pp. 546-551. doi: 10.1038/s41586-022-05093-2
  9. Druckenmiller M.L., Moon T., Thoman R. 2021. The Arctic / State of the Climate in 2020. Bull. Amer. Meteor. Soc. 102(8): 263-315. doi: 10.1175/BAMS-D-21-0086.1
  10. Grigor'ev A.A., Devi N.M., Kukarskikh V.V., V'yukhin S.O., Galimova A.A., Moiseev P.A., Fomin V.V. 2019. Structure and dynamics of tree stands at the upper timberline in the western part of the Putorana plateau. Russian Journal of Ecology. 50 (4): 311-322. (In Russian). [Григорьев А.А., Дэви Н.М., Кукарских В.В., Вьюхин С.О., Галимова А.А., Моисеев П.А., Фомин В.В. 2019. Структура и динамика древостоев верхней границы леса в западной части плато Путорана // Экология. № 4. С. 243-254] doi: 10.1134/S0367059719040073
  11. Grigor'ev A.A., Moiseev P.A., Nagimov Z.Y. 2013. Dynamics of the timberline in high mountain areas of the Nether-Polar Urals under the influence of current climate change. Russian Journal of Ecology. 44 (4): 284-295. (In Russian). [Григорьев А.А., Моисеев П.А., Нагимов З.Я. 2013. Динамика верхней границы древесной растительности в высокогорьях Приполярного Урала под влиянием современного изменения климата // Экология. № 4. С. 284-295]. doi: 10.7868/S0367059713040069
  12. Grisebach A. 1872. Die Vegetation der Erde nach ihrer klimatischen Anordnung., Ein Abriss der vergleichenden Geographie der Pflanzen. Leipzig. Vol. I. 27 pp.
  13. Hansson A. 2022. Understanding treeline migration in response to modern climate change: Where is it happening, how are we measuring it, and what are the implications? Thesis PhD. The University of Queensland, Australia. 217 pp.
  14. Harris J.A., Hollister R.D., Botting T.F., Tweedie C.E., Betway K.R., May J.L., Barrett R.T.S., Leibig J.A., Christoffersen H.L., Vargas S.A., Orejel M., Fuson T.L. 2021. Understanding the climate impacts on decadal vegetation change in northern Alaska. Arctic Science. 00: 1–21 (0000). doi: 10.1139/as-2020-0050
  15. Harsch M.A., Hulme P.E., McGlone M.S., Duncan R.P. 2009. Are treelines advancing? A global meta-analysis of treeline response to climate warming. Ecol. Lett. 12: 1040-1049. doi: 10.1111/j.1461-0248.2009.01355.x
  16. Ignatov M.S., Afonina O.M., Ignatova E.A., Abolina A., Akatova T.V., Baisheva E.Z., Bardunov L.V., E.A. Baryakina, O.A. Belkina, A.G. Bezgodov, M.A. Boychuk, V.Ya. Cherdantseva, I.V. Czernyadjeva, G.Ya. Doroshina, A.P. Dyachenko, V.E. Fedosov, I.L. Goldberg, E.I. Ivanova, I. Jukoniene, L. Kannukene, S.G. Kazanovsky, Z.Kh. Kharzinov, L.E. Kurbatova, А.I. Maksimov, U.K. Mamatkulov, Manakyan V.A., Maslovsky O.M., Napreenko M.G., Otnyukova T.N., Partyka L.Ya., Pisarenko O.Yu., Popova N.N., Rykovsky G.F., Tubanova D.Ya., Zheleznova G.V., Zolotov V.I. 2006. Check-list of mosses of East Europe and North Asia. Arctoa. 15: 1-128.
  17. Kharuk V.I., Im S.T., Ranson K.J., Sun G. 2005. High resolution satellite images in the forest tundra ecotone dynamics analysis. Exploration of the Earth from Space. 6: 46-55. (In Russian). [Харук В.И., Им С.Т., Рэнсон К.Дж., Сан Г. 2005. Космоснимки высокого разрешения в анализе временной динамики экотона лесотундры // Исследование земли из космоса. № 6. С. 46-55].
  18. Kruse S., Gerdes A., Kath N.J., Epp L.S., Stoof-Leichsenring K.R., Pestrya-kova L., Herzschuh U. 2019. Dispersal distances and migration rates at the arctic treeline in Siberia – a genetic and simulation based study. Biogeosciences. 16: 1211-1224. doi: 10.5194/bg-16-1211-2019
  19. Lavrinenko I.A. and Lavrinenko O.V. 1999. Relict spruce forest ‘islands’ in the Bolshezemelskaya tundra – control sites for long-term climatic monitoring. Chemosphere. 1(4): 389-402.
  20. Lavrinenko O.V. and Lavrinenko I.A. 2022. Twenty-one year dynamics of vegetation from long-term plots in East European tundra. Environmental dynamics and global climate change. 13(2): 70-103. doi: 10.18822/edgcc109513
  21. Lavrinenko O.V., Lavrinenko I.A. 2003. Spruce islands of the East European Tundra. Botanical journal. 88 (8): 59-77. (In Russian). [Лавриненко О.В., Лавриненко И.А. 2003. Островные ельники восточно-европейских тундр // Ботанический журнал. Т. 88. № 8. С. 59-77].
  22. Lavrinenko O.V., Lavrinenko I.A. 2004a. Clonal structure and variability of Siberian Spruce (Picea Obovata Ledeb.) in isolated populations at the very north limit of habitat. Siberian Journal of Ecology. 11 (2): 179-190. (In Russian). [Лавриненко О.В., Лавриненко И.А. 2004a. Клональная структура и изменчивость ели сибирской (Picea obovata Ledeb.) в изолированных популяциях на самом северном пределе распространения // Сибирский экологический журнал. Т. 11. № 2. С. 179-190].
  23. Lavrinenko O.V., Lavrinenko I.A. 2004b. Phytoindication of climate change in the North-East of the European part of Russia. Geography and Natural Resources. 2: 54-61. (In Russian). [Лавриненко О.В., Лавриненко И.А. 2004b. Фитоиндикация изменений климата на Северо-Востоке европейской части России // География и природные ресурсы. № 2. С. 54-61].
  24. Lavrinenko O.V., Petrovskiy V.V., Lavrinenko I.A. 2019. New local floras and materials for floristic subdivision of the East European Tundra. Botanical journal. 104 (1): 58-92. (In Russian). [Лавриненко О.В., Петровский В.В., Лавриненко И.А. 2019. Новые локальные флоры и материалы к флористическому районированию восточноевропейских тундр // Ботанический журнал. Т. 104. № 1. С. 58-92]. doi: 10.1134/S0006813619010083
  25. Lavrinenko O.V., Tyusov G.A., Petrovsky V.V. 2022. Impact of climate warming on floristic diversity of the East European tundra // Environmental dy-namics and global climate change. 13(1): 35-48. doi: 10.18822/edgcc101643
  26. Maher C., Dial R., Pastick N.J., Hewitt R.E., Jorgenson M.T., Sullivan P.F. 2021. The climate envelope of Alaska's northern treelines: implications for controlling factors and future treeline advance. Ecography. 44: 1710-1722. doi: 10.1111/ecog.05597
  27. Malkova G.V., Korostelev YU.V., Skvortsov A.G., Sudakova M.S., TSarev A.M. 2021. Geocryological consequences of modern climate changes – results of comprehensive monitoring at geocryological stations in the Nenets Autonomous Okrug. In: Materials of the All-Russian scientific and technical conference “Comprehensive study and development of the subsoil of the European North of Russia - 2021” (Ukhta, September 16–17, 2021). pp. 167-173. (In Russian). [Малкова Г.В., Коростелев Ю.В., Скворцов А.Г., Судакова М.С., Царев А.М. 2021. Геокриологические последствия современных климатических изменений – результаты комплексного мониторинга на геокриологических стационарах в Ненецком автономном округе // Мат-лы всеросс. науч.-техн. конф. «Комплексное изучение и освоение недр Европейского Севера России – 2021» (Ухта, 16–17 сентября 2021 г.). С. 167-173].
  28. Mazepa V.S. 1998. Spatiotemporal variability of radial growth of coniferous tree species in the subarctic regions of Eurasia: Abstract dis. Doctor of biol. sciences. Ekaterinburg. 38 pp. (In Russian). [Мазепа В.С. 1998. Пространственно-временная изменчивость радиального прироста хвойных видов деревьев в субарктических районах Евразии: Автореф. дисс. … докт. биол. наук. Екатеринбург. 38 с.]
  29. Moiseev P.A., Galimova A.A., Bubnov M.O., Fomin V.V., Terskaya A.I. 2019. Tree stand dynamics at the upper treeline on the Kola Peninsula in the last century. In: Abstract. report VII All-Russian Scientific Conference with international participation “Ecological problems of the northern regions and ways to solve them” (Apatity, June 16–22, 2019). Apatity. Publishing house Kola Science Centre RAS. [Моисеев П.А., Галимова А.А., Бубнов М.О., Фомин В.В., Терская А.И. 2019. Динамика древостоев на верхнем пределе их произрастания на Кольском полуострове в последнем столетье // Тез. докл. VII Всероссийской научной конференции с международным участием «Экологические проблемы северных регионов и пути их решения» (Апатиты, 16–22 июня 2019 г.). Апатиты: Изд-во Кольский НЦ РАН. С. 187-188].
  30. Norin B.N. 1958. Towards the knowledge of seed and vegetative regeneration of tree species in the forest-tundra. Vegetation of the Far North of the USSR and its development. M.; L.: Publishing house of the USSR AS. 3: 154-244. (In Russian). [Норин Б.Н. 1958. К познанию семенного и вегетативного возобновления древесных пород в лесотундре // Растительность Крайнего Севера СССР и ее освоение. М.; Л.: Изд-во АН СССР. Вып. 3. С. 154-244].
  31. Oberbauer S.F., Elmendorf S.C., Troxler T.G., Hollister R.D., Rocha A.V., Bret-Harte M.S., Dawes M.A., Fosaa A.M., Henry G.H.R., Hoye T.T., Jarrad F.C., Jonsdottir I.S., Klanderud K., Klein J.A., Molau U., Rixen C., Schmidt N.M., Shaver G.R., Slider R.T., Totland O., Wahren C.-H., Welker J.M. 2013. Phenological response of tundra plants to background climate variation tested using the International Tundra Experiment. Philosophical Transactions of the Royal Society B-Biological Sciences. 368(1624): UNSP 20120481. doi: 10.1098/rstb.2012.0481
  32. Paulsen J. and Körner C. 2014. A climate-based model to predict potential treeline position around the globe. Alpine Botany. 124: 1-12.
  33. Potemkin A.D., Sofronova E.V. 2009. Liverworts and hornworts of Russia. Vol. 1. St. Petersburg – Yakutsk. 368 pp. (In Russian). [Потeмкин А.Д. и Софронова Е.В. 2009. Печеночники и антоцеротовые России. Т. 1. Санкт-Петербург – Якутск. 368 с.]
  34. Quaternary glaciations on the territory of the USSR. 1987. (A.A. Velichko and others). Moscow. Nauka. 128 pp. (In Russian). [Четвертичные оледенения на территории СССР./ Под. ред. А.А. Величко и др./. 1987. М.: Наука. 128 с.]
  35. Rees W.G., Hofgaard A., Boudreau S., Cairns D.M., Harper K., Mamet S., Mathisen I., Swirad Z., Tutubalina O. 2020. Is subarctic forest advance able to keep pace with climate change? Global Change Biology. 26: 3965–3977. doi: 10.1111/gcb.15113
  36. Rusanova G.V., Deneva S.V. 2006. Soils of relic spruce (Picea obovata Ledeb.) forest islands in northwestern Bol'shezemel'skaya Tundra. Lesovedenie. 2: 21-25. (In Russian). [Русанова Г.В. и Денева С.В. 2006. Почвы реликтовых островков ели на северо-западе Большеземельской тундры // Лесоведение. № 2. С. 21-25].
  37. Santesson R., Moberg R., Nordin A., Tønsberg T., Vitikainen O. 2004. Lichenforming and lichenicolous fungi of Fennoscandia. Museum of Evolution. Uppsala University. 359 pp.
  38. Schuur E.A.G., Crummer K.G., Vogel J.G., Mack M.C. 2007. Plant species composition and productivity following permafrost thaw and thermokarst in Alaskan tundra. Ecosystems. 10(2): 280–292. doi: 10.1007/s10021-007-9024-0
  39. Sekretareva N.A. 2004. Vascular plants of the Russian Arctic and adjacent territories. Moscow. 131 pp. (In Russian). [Секретарева Н.А. 2004. Сосудистые растения Российской Арктики и сопредельных территорий. М. 131 с.]
  40. Shiyatov S.G. 1976. Secular variability in the growth of Siberian spruce in the lower reaches of the river Pechory. Forestry, forestry: Abstracts. report VII Symposium “Biological Problems of the North”. Petrozavodsk pp. 224-225. (In Russian). [Шиятов С.Г. 1976. Вековая изменчивость прироста ели сибирской в низовье р. Печоры // Лесоведение, лесоводство: Тез. докл. VII симпозиума «Биологические проблемы Севера». Петрозаводск. С. 224-225].
  41. Shiyatov S.G. 1981. Climatogenic changes in forest vegetation at the upper and polar limits of its growth: Abstract dis. Doctor of biol. sciences. Sverdlovsk. 57 pp. (In Russian). [Шиятов С.Г. 1981. Климатогенные смены лесной растительности на верхнем и полярном пределах ее произрастания: Автореф. дис. … д-ра биол. наук. Свердловск. 57 с.]
  42. Shiyatov S.G. 2009. Dynamics of woody and shrub vegetation in the Polar Urals under the influence of current climate changes. Ekaterinburg. 219 pp. (In Russian). [Шиятов С.Г. 2009. Динамика древесной и кустарниковой растительности в горах Полярного Урала под влиянием современных изменений климата. Екатеринбург. 219 с.]
  43. Shiyatov S.G., Moiseev P.A., Grigor'ev A.A. 2020. Photomonitoring of tree and shrub vegetation in the highlands of the Southern Urals over the past 100 years. Ekaterinburg. 191 pp. (In Russian). [Шиятов С.Г., Моисеев П.А., Григорьев А.А. 2020. Фотомониторинг древесной и кустарниковой растительности в высокогорьях Южного Урала за последние 100 лет. Екатеринбург. 191 с.]
  44. Shiyatov S.G., Terent'ev M.M., Fomin V.V., Tsimmermann N.E. 2007. Altitudinal and horizontal shifts of the upper boundaries of open and closed forests in the Polar Urals in the 20th century. Russian Journal of Ecology. 38 (4): 223-227.
  45. Surso M.V., Barzut O.S. The growth and morphology peculiarities of coniferouses in Bolshezemelskaya Tundra. Spuce in Pym-Va-Shor area. Forestry bulletin. 5: 42-48. (In Russian). [Сурсо М.В., Барзут О.С. 2010. Особенности роста и развития хвойных в Большеземельской тундре. Ель в урочище Пым-Ва-Шор // Лесной вестник. № 5. С. 42-48].
  46. Timofeev A.S., V'yukhin S.O., Grigor'ev A.A., Moiseev P.A. 2021. Structure and dynamics of larch stands in the upper part of the mountain-forest belt of the massif dry mountains (Putorana Plateau). Forests of Russia and economy in them. 1 (76): 23-28 (In Russian). [Тимофеев А.С., Вьюхин С.О., Григорьев А.А., Моисеев П.А. 2021. Структура и динамика древесной и кустарниковой растительности на верхнем пределе своего произрастания на плато Путорана // Леса России и хозяйство в них. № 1(76). С. 23-28].
  47. Yudin Yu. P. 1954. Forests. Productive forces of the Komi ASSR. Vol. III. Part 1. Flora. pp. 45-48. (In Russian). [Юдин Ю.П. 1954. Леса // Производительные силы Коми АССР. Т. III. Ч. 1. Растительный мир. С. 45-48].
  48. А report on climate features on the territory of the Russian Federation in 2022. M. 104 pp. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2022 год. 2023. М. 104 с. URL. https://meteoinfo.ru/images/media/climate/rus-clim-annual-report.pdf (дата обращения: 01.12.2023).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Lavrinenko O.V., Lavrinenko I.А., Simonova K.I., 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).