ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮФедеральное государственное образовательное учреждение Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего и профессионального образования высшего и профессионального образования

Сибирский федеральный университетСибирский федеральный университеткафедра лесоведениякафедра лесоведения

Красноярск 2007Красноярск 2007

Презентация для учебно-методического комплекса

«Палеоклиматология»Выполнено в рамках инновационно-образовательной программы № 008 «Палеоэкология, палеоклимат, отечественная история и археология»

Научные руководители:дбн, акад. РАН Ваганов Е.А.,дин, акад. РАН Молодин В.И.

22

КЛИМАТКЛИМАТ

nn КлиматКлимат ((греч.греч. κλίμακλίμα (klimatos) (klimatos) —— наклон)наклон) ——многолетний многолетний статистическийстатистический режим режим погодыпогоды, , характерный для данной местности в силу её характерный для данной местности в силу её географическогогеографического положения.положения.

Изменения климатаИзменения климата

33

Климатическая системаКлиматическая система

Компоненты климатической Компоненты климатической системы:системы:

nn СУШАСУШАnn ГИДРОСФЕРАГИДРОСФЕРАnn АТМОСФЕРААТМОСФЕРАnn КРИОСФЕРАКРИОСФЕРАnn БИОСФЕРАБИОСФЕРА

44

Схема климатической системыСхема климатической системы

55

Изменение климата и его причиныИзменение климата и его причины

nn изменение размеров и взаимного расположения материков и изменение размеров и взаимного расположения материков и океанов,океанов,

nn изменение светимости солнца,изменение светимости солнца,nn изменения параметров орбиты Земли,изменения параметров орбиты Земли,nn изменение прозрачности атмосферы и ее состава в изменение прозрачности атмосферы и ее состава в результате изменений вулканической активности Земли,результате изменений вулканической активности Земли,

nn изменение концентрации СО2 в атмосфере при изменение концентрации СО2 в атмосфере при взаимодействии с биосферой,взаимодействии с биосферой,

nn изменение отражательной способности поверхности Земли изменение отражательной способности поверхности Земли (альбедо),(альбедо),

nn изменение количества тепла, имеющегося в глубинах изменение количества тепла, имеющегося в глубинах океана.океана.

66

Астрономические причиныАстрономические причиныКолебания эксцентриситета (эллиптичности) Колебания эксцентриситета (эллиптичности) орбиты, наклона земной оси и прецессии.орбиты, наклона земной оси и прецессии.

77

Изменение наклона земной оси Изменение наклона земной оси (прецессия)(прецессия)

88

ПрецессияПрецессия

Благодаря притяжению, которое оказываютБлагодаря притяжению, которое оказываютСолнце и Луна на экваториальный пояс Земли,Солнце и Луна на экваториальный пояс Земли,ось ее вращения совершает очень медленноеось ее вращения совершает очень медленноекруговое движение круговое движение –– осевую прецессию, опиосевую прецессию, опи--сывая полный круг за 26 тыс. лет. Независимосывая полный круг за 26 тыс. лет. Независимоот цикла осевой прецессии наклон земной осиот цикла осевой прецессии наклон земной оси(ее угол с вертикалью), в среднем равный(ее угол с вертикалью), в среднем равный23,523,5°°, периодически изменяется в сторону, периодически изменяется в сторонуувеличения и уменьшения на полградуса.увеличения и уменьшения на полградуса.

99

Схема парникового эффектаСхема парникового эффектаhttp://ecohttp://eco--project.org/competition/appendix5_2007.htmlproject.org/competition/appendix5_2007.html

1010

Схема циркуляции атмосферыСхема циркуляции атмосферы

1111

Схема океанической циркуляцииСхема океанической циркуляции

1212

Схема теплового баланса ЗемлиСхема теплового баланса Земли

1313

Уравнение теплового балансаУравнение теплового баланса

nn Уравнение Уравнение Теплового баланса (ТБ)Теплового баланса (ТБ)земной поверхностиземной поверхности: :

R R ++ PP ++ FF0 0 ++ LE LE == 00

nn представляет собой алгебраическую сумму представляет собой алгебраическую сумму потоков энергии между элементом земной потоков энергии между элементом земной поверхности и окружающим пространством поверхности и окружающим пространством

1414

nn где где радиационный балансрадиационный баланс (или остаточная (или остаточная радиация) радиация) RR —— разность между поглощённой разность между поглощённой коротковолновой солнечной радиацией и коротковолновой солнечной радиацией и длинноволновым эффективным излучением с земной длинноволновым эффективным излучением с земной поверхности. поверхности.

nn Р Р -- поток тепла между поток тепла между подстилающей подстилающей поверхностьюповерхностью и атмосферойи атмосферой

nn FF0 0 -- поток тепла между земной поверхностью и поток тепла между земной поверхностью и более глубокими слоями литосферы или более глубокими слоями литосферы или гидросферыгидросферы. .

1515

nn расход тепла на испарение расход тепла на испарение LELE,, определяется как определяется как произведение произведение массы испарившейся воды массы испарившейся воды ЕЕ на на теплоту испарения теплоту испарения LL..

nn Величина Величина LELE зависит от зависит от увлажнения земной увлажнения земной поверхностиповерхности, её , её температуры, влажности температуры, влажности воздухавоздуха и и интенсивности турбулентного интенсивности турбулентного теплообменатеплообмена в приземном слое воздуха, которая в приземном слое воздуха, которая определяет скорость переноса водяного пара от определяет скорость переноса водяного пара от земной поверхности в атмосферу.земной поверхности в атмосферу.

1616

Уравнение Уравнение ТБ атмосферыТБ атмосферы имеет вид:имеет вид:

Ra Ra + + Lr Lr ++ PP + + FFa a = D= DWW..

ТБ атмосферыТБ атмосферы слагается из её слагается из её nn радиационного баланса радиационного баланса RRaa;;nn прихода или расхода тепла прихода или расхода тепла LrLr при фазовых при фазовых преобразованиях воды в атмосфере (преобразованиях воды в атмосфере (rr —— сумма сумма осадков); осадков);

nn прихода или расхода тепла Р,прихода или расхода тепла Р, обусловленного обусловленного турбулентным теплообменом атмосферы с земной турбулентным теплообменом атмосферы с земной поверхностью; поверхностью;

nn прихода или расхода тепла прихода или расхода тепла FFaa, ,

1717

Схема влагооборотаСхема влагооборота

1818

Методы наблюдения за климатомМетоды наблюдения за климатом

1919

Индустриальная революция и атмосфераИндустриальная революция и атмосфера(изменения СО(изменения СО22, метана и оксида азота), метана и оксида азота)

Carbon dioxide Methane Nitrous Oxide

2020

Атмосферная концентрация наиболее важных Атмосферная концентрация наиболее важных парниковых газов за последние 2000 лет, парниковых газов за последние 2000 лет,

увеличение с 1750 г.увеличение с 1750 г.

2121

Наиболее надежные и длительные Наиболее надежные и длительные спутниковые данные по солнечной радиацииспутниковые данные по солнечной радиации

2222

Извержение вулканов: возможность улучшения быстрого оклика на климатические изменения

Изменение температуры (испарения и т.д.) в процессе извержения.

2323

2424

Изменения климатаИзменения климата

2525

Основные сценарии колебания температурыОсновные сценарии колебания температуры

2626

Опубликованные данные по изменению Опубликованные данные по изменению поверхностной температуры воздуха за поверхностной температуры воздуха за

последние 150 летпоследние 150 лет

2727

2828

Общая схема антропогенного воздействия на Общая схема антропогенного воздействия на климатклимат

2929

Геологические свидетельства изменения Геологические свидетельства изменения климатаклимата

3030

Динамика показывающая изменение глобальной средней температуры в XX веке по данным содержащимся в ледовых кернах, древесных кольцах, кораллах и др.

Палеоклимат: Новые и Независимые доказательства из различных источников

3131

3232

Glacierslost ice shelf and sped up

Glacier still hasice shelf and didnot speed up

Разрушение ледового шельфа Larsen B недалеко от Антарктического полуострова в феврале 2002 гола.

Ледник Jakobshavn(Гринландия). Увеличение скорости движения после обвала плавучего ледникового языка.

Влияние ледниковых шельфов на Влияние ледниковых шельфов на движение ледникадвижение ледника

[Image courtesy of http://nsidc.org/iceshelves/larsenb2002/]

Отклик по данным ледниковОтклик по данным ледников

Last Ice age

Lastinterglacial

[After Figure 6.3, ©IPCC 2007: WG1-AR4]

3434

Динамика горных ледниковДинамика горных ледников

nn Горные ледники являются одними их Горные ледники являются одними их наиболее чувствительных к изменениям наиболее чувствительных к изменениям климата природных индикаторов. климата природных индикаторов. Маркерами их наступаний и отступаний Маркерами их наступаний и отступаний являются моренные комплексы, являются моренные комплексы, позволяющие восстанавливать историю позволяющие восстанавливать историю оледенения.оледенения.

3535

В правой части снимка В правой части снимка –– язык ледника Малый Актру, в левой язык ледника Малый Актру, в левой ––Правого Актру и Левого Актру. Цифрами обозначены морены Правого Актру и Левого Актру. Цифрами обозначены морены

различных генераций Большого Актру: 1, 2, 3 различных генераций Большого Актру: 1, 2, 3 –– подвижки стадии подвижки стадии Актру; 4 Актру; 4 –– Историческая стадия. Снимок 1975 года. (Назаров, 2006)Историческая стадия. Снимок 1975 года. (Назаров, 2006)

3636

Ледник Маашей (Алтай) Показано расположение первого и Ледник Маашей (Алтай) Показано расположение первого и третьего от ледника валов Исторической стадии, а также морены третьего от ледника валов Исторической стадии, а также морены

стадии Актру (Назаров, 2006)стадии Актру (Назаров, 2006)

3737

Биологические индикаторы изменения Биологические индикаторы изменения климатаклимата

nn К таковым можно отнести различные виды растений К таковым можно отнести различные виды растений и животных, либо элиминирующих либо наоборот и животных, либо элиминирующих либо наоборот внедряющихся в экосистемы. Примерами могут внедряющихся в экосистемы. Примерами могут служить массовые вспышки насекомых циклического служить массовые вспышки насекомых циклического либо эволюционного характера в южнотаежной и либо эволюционного характера в южнотаежной и лесостепной зонах Сибири.лесостепной зонах Сибири.

3838

Отклик на дефолиацию у деревьев различной Отклик на дефолиацию у деревьев различной степени повреждения кроны и потери в степени повреждения кроны и потери в

радиальном росте деревьев радиальном росте деревьев (Пальникова и др., 2002)(Пальникова и др., 2002)

Методы радиоуглеродного датированияМетоды радиоуглеродного датирования

4040

СТАБИЛЬНЫЕ ИЗОТОПЫСТАБИЛЬНЫЕ ИЗОТОПЫ

ЭлементЭлемент ИзотопИзотоп МассаМасса [%][%]

УглеродУглерод1212CC 98.89098.8901313CC 1.1101.110

КислородКислород1616OO 99.75999.7591717OO 0.0370.0371818OO 0.2040.204

4141

δδ 1313СС

McCarrol et al., 2004, 2006McCarrol et al., 2004, 2006

4242

δδ 1818OO

δ18Oss= δ 18Os+εk+ εe+(δ18Ov - δ 18Os - εk)ea/ei

Craig and Gordon, 1965Craig and Gordon, 1965

δ18OLW = δ18Os + (δ18Oss- δ18Os) ∗ (1 - e-℘) /℘

Farquhar and Loyd, 1993Farquhar and Loyd, 1993

4343

ИЗОТОПНЫЙ АНАЛИЗИЗОТОПНЫЙ АНАЛИЗ

Equilibration Unit

Dual Inlet System

Multiport

Elemental Analyzer

ConFlo II Interface

StandardSamples

Water Samples

Gas Samples

Organic Samples

Oxy

datio

n

tube

Red

uctio

n

tube

AutosamplerHelium- Oxygen Pulse

Water Trap

GC Column

Wasteline

ChangeoverValves

Variable Volumes

PC Operation, Control and

Data acquisition

Isotope Ratio Mass Spectrometer

Fara

day

Cup

s

Mass 1 2

28 44

29 45

30 46Mass

Ion Source

Electro magnet

4444

1414СС, , 1010 BeBe, , 1818ОО

Muscheler et al. 2005 // Muscheler et al. 2005 // Earth Planet Earth Planet Sci. LettSci. Lett. 269. 269

4545

Ледовые колонки как источник информации о Ледовые колонки как источник информации о климатических измененияхклиматических изменениях

Палеоклиматические реконструкции по ледовым кернамПалеоклиматические реконструкции по ледовым кернам

4646

383866 ppmv ppmv ––в наше времяв наше время

Климатические изменения по данным ледовых кернов Гренландии, Арктики и Антарктики

IPCC, 2007IPCC, 2007

4747

Распределение изотопа кислорода Распределение изотопа кислорода δδ18О в верхней части керна из 18О в верхней части керна из скважины скважины GISP2GISP2 (последние 5000 лет). Жирная линия (последние 5000 лет). Жирная линия –– значения, значения,

сглаженные по 50сглаженные по 50--летиям.летиям.

-3 6 ,5

-3 6

-3 5 ,5

-3 5

-3 4 ,5

-3 4

-3 3 ,5-3 0 0 0 -2 0 0 0 -1 0 0 0 0 1 0 0 0 2 0 0 0

Календ ар ны е годы

d18O

4848

Уровни концентрации СОУровни концентрации СО22 и CHи CH44

в Антарктических в Антарктических лледовых кернах.едовых кернах.

(Raynaud et al., 1993)(Raynaud et al., 1993)

4949

Данные по δДанные по δ1818ООатматм в в ледовых кернах ледовых кернах GISP2 и Восток GISP2 и Восток полученныполученныхх из из

газовых пузырьков газовых пузырьков в каждом отдельном в каждом отдельном керне. Значимые керне. Значимые корреляции корреляции выявлены для выявлены для

данных δD и δданных δD и δ1818О О

(две нижние серии).(две нижние серии).

Палеоклиматическая информация из Палеоклиматическая информация из биологического и неорганического биологического и неорганического

материала океанических отложенийматериала океанических отложений

Так как карбонат кальция кристаллизуется в воде достаточно Так как карбонат кальция кристаллизуется в воде достаточно медленно, то медленно, то 1818О незначительно сконцентрирован в карбонате О незначительно сконцентрирован в карбонате кальция по сравнению с водой. Данный процесс зависит от кальция по сравнению с водой. Данный процесс зависит от температуры, с ослабевающим эффектом концентрирования температуры, с ослабевающим эффектом концентрирования при увеличении температуры. Это является основой для очень при увеличении температуры. Это является основой для очень важного раздела в палеоклиматических исследованиях важного раздела в палеоклиматических исследованиях ––анализа изотопов кислорода в проверке морской микрофауны анализа изотопов кислорода в проверке морской микрофауны на содержание извести. Впервые этот подход был предпринят на содержание извести. Впервые этот подход был предпринят Уреем (Уреем (UreyUrey 1947, 1948).1947, 1948).

5151

Формы зоопланктона, используемые для палеоклиматических исследований

5252

Хроностратиграфическая схема Хроностратиграфическая схема изотопного сигнала в морских изотопного сигнала в морских

отложенияхотложениях

Видовая приуроченность Видовая приуроченность планктонных фораминифер в планктонных фораминифер в зависимости от температуры зависимости от температуры

поверхности моряповерхности моря

5353

Рентгеновские фотографии пластин кораллов (Porites lutea) с

побережья Кении с выраженными годичными образованиями

Фото Фото Rob DunbarRob Dunbar

5454

Сравнение между данными SST (3-недельные усреднения суточных температур) на

станции приливов-отливов в Японии и геохимическими

изменениями вблизи кораллов: А) соотношение Mg/Ca (r=0.92); B) соотношение Sr/Ca (r=0.85);

C) δ18О (r=0.88).

5555

Верхняя панель (а): Различие между δ13С в

планктонной фораминифере

Neogloboquadrina dutertreiи бентосной

фораминифере Uvigerina senticosa из

экваториального тихоокеанского керна V 19-30 (Schackleton and Pisias, 1985). Нижняя

панель (b): несоответствия между данными по СО2 в тихоокеанском керне и ледовом, со станции

Восток.

5656

Пыльцевые спектрыПыльцевые спектры

СпоровоСпорово--пыльцевой анализ заключается в пыльцевой анализ заключается в изучении и определении пыльцы древесной и изучении и определении пыльцы древесной и травяной растительности, спор травяной травяной растительности, спор травяной

растительности, встречающихся в различных по растительности, встречающихся в различных по генезису отложениях (аллювиальных, озерных, генезису отложениях (аллювиальных, озерных,

морских, эоловых и т.д.).морских, эоловых и т.д.).

5757

Обнажение р. Балахня. Таймырский национальный округОбнажение р. Балахня. Таймырский национальный округ..

Бурение торфяной залежи при помощи бура.

5858

Незачищенная стенка мерзлого крупнобугристого Незачищенная стенка мерзлого крупнобугристого торфяника на берегу термокарстового озера.торфяника на берегу термокарстового озера.

5959

Стратиграфия торфа и подстилающих пород и споровоСтратиграфия торфа и подстилающих пород и спорово--пыльцевая диаграмма (Пыльцевой анализ, 1950)пыльцевая диаграмма (Пыльцевой анализ, 1950)

Международные обозначения пыльцы различных растений

6060

Условные обозначения к Условные обозначения к пыльцевым диаграммампыльцевым диаграммам

Комбинированная споровоКомбинированная спорово--пыльцевая диаграмма (Елина, 2000)пыльцевая диаграмма (Елина, 2000)

6161

Картографирование Картографирование палеорастительности.палеорастительности.

Палеоклиматические кривые среднетаежной подзоны Приенисейской Сибири. Вертикальными линиями показаны современные значения климатических характеристик.

6262

Динамика заболачивания Динамика заболачивания территории на примере ключевого территории на примере ключевого участка Колежма; состояние участка Колежма; состояние болотных массивов (БМ) в разные болотных массивов (БМ) в разные периоды голоцена от 6периоды голоцена от 6 000 л.н. до 000 л.н. до настоящего времени (Елина, 2005).настоящего времени (Елина, 2005).

Контуром показаны Контуром показаны болота площадью болота площадью более 100 га, более 100 га, точками точками ––

бесконтурные, бесконтурные, менее 100 га. 1 менее 100 га. 1 ––праморе; 2 праморе; 2 –– море в море в

современных современных границах; 3 границах; 3 ––границы между границы между выделами.выделами.

Базовые принципы дендрохронологии и Базовые принципы дендрохронологии и дендроклиматологии.дендроклиматологии.

Связь особенностей строения древесины с Связь особенностей строения древесины с климатическими изменениями.климатическими изменениями.

Дендроклиматические реконструкции. Дендроклиматические реконструкции.

Дендроклиматология - раздел дендрохронологии, занимающийся изучением закономерностей сложения годичных слоев древесных пород для установления климата в прошлые геологические эпохи.

В зависимости от решаемых конкретных задач дендрохронологию в последние годы обычно делят на собственно дендрохронологию и дендроклиматологию. Дендрохронология занимается составлением дендрохронологических шкал, их перекрестной и временной связью, относительным и абсолютным датированием самих шкал и, наконец, датированием по этим шкалам тех или иных явлений природы и объектов.

6464

Ни для кого не секрет, что число прожитых деревом лет легко посчитать по годичным кольцам — концентрическим слоям прироста древесины, но это не совсем так. Резкие перепады температуры, содержания воды в почве и другие изменения условий роста могут привести к образованию нескольких таких колец в течение одного

года. Потому в дендрохронологии используется метод перекрестного датирования, основанный на анализе структуры и размеров

годичных колец у большого числа деревьев, выросших в одном регионе. Этот метод позволяет соотнести каждое годичное кольцо с календарным годом его формирования. Он полезен не только для

определения возраста деревьев-долгожителей, но и для реконструкции событий, которые происходили в окружающей среде много веков назад и отразились в структуре их древесины (Fritts,

1966). Так, в бореальных лесах Северного полушария (в канадской части Скалистых гор) найдены старые (более 700 лет) деревья

лиственницы альпийской, или Лайэля (Larix lyalli), изучение годичных колец которых было использовано для построения длительной хронологии и реконструкции летней температуры и динамики ледников (Colenutt, Luckman, 1995) (Ваганов и др., 2000)

6565Поперечный срез 945-летнего дерева

Древесные кольца как природные архивы данных

6666

Структура годичных колец:Структура годичных колец:ранняя и поздняя древесинаранняя и поздняя древесина

6767

Метод перекрестного датированияМетод перекрестного датирования

6868

Построение древесноПостроение древесно--кольцевых хронологий кольцевых хронологий или дендрохронологических шкалили дендрохронологических шкал

6969

Лиственница Каяндера, достигающая 1216-летнего возраста.

(Фото. М.М. Наурзбаева)

(Фото. А.В. Кирдянова)

Дендрхронологический материал представляет собой поперечные спилы деревьев (диски), или керны, полученные с помощью приростного бурава. Собранный дендрохронологический материал в ходе полевых работ доставляется в лабораторию для предварительного анализа и подготовки образцов к измерению. В первую очередь для последующего выполнения работ производится визуальный отбор собранных образцов. Поверхность образцов древесины шлифуется и полируется.

7070

Перед измерением производится предварительная датировка и маркировка годичных колец в пределах каждого радиального направления.

При увеличении микроскопа в 20-60 раз можно выявить довольно тонкие кольца, содержащие всего 2-3 слоя клеток. Датировку и маркировку колец проводят путем нанесения на поверхность определенных колец отметок при помощи карандаша,

ручки или тонкой иглы. Для спилов и кернов, взятых с живых деревьев, предварительная датировка производится в направлении от периферии ствола к центру, то есть обратным отсчетом календарных лет. Если же календарная дата взятия образца или гибели дерева неизвестны, то разметку колец производят в

противоположном направлении (от центра к периферии ствола). Предварительная датировка удобна тем, что в дальнейшем можно быстро найти нужное кольцо на

образце и сверить правильность учтенных и измеренных колец (Методы дендрохронологии, 2000).

Измерение ширины годичных колец производится с помощью полуавтоматической компьютерной установки LINTAB V –3.0, которая преобразует электронный сигнал в цифровой (Rinn, 1996). Точность измерения на данной установке колеблется от 0,01 до 0,05 мм. Метод перекрестного датирования занимает большое количество времени, из-за наличия большого числа узких и выпавших колец. Для выявления выпавших и ложных колец используется программа TSAP 3.6 (Holmes, 1986; Rinn, 1996). Проверка

качества датировки выполняется в программе COFECHA (Holmes, 1983, 1986).

7171

Результаты дендрохронологического анализа трех лиственниц – деревьев-долгожителей. Определение календарных сроков жизни и построение длительной древесно-кольцевой хронологии проводились методом перекрестного датирования. Вверху представлены кривые изменчивости ширины годичных колец одного,

появившегося в 1114 г. и дожившего до наших дней дерева (IND294) и двух отмерших (310—1228 гг. — IND270 и 59—897 гг. — IND288). Внизу приведены фрагменты наложения кривых, показывающие необычайно высокую синхронность изменений ширины годичных колец у исследуемых деревьев в соответствующие интервалы

времени. (© Е.А. Ваганов, М.М. Наурзбаев, М.К. Хьюс. Природа. №12. 2000)

7272

Известно, что различные характеристики структуры годичных колец отражают условия разных промежутков сезона роста и по-разному регистрируют изменения в окружающей среде (Ваганов, Шашкин,

2000). Сезонная и погодичная динамика количественных показателей структуры годичных колец (ширины кольца, числа клеток, размеров клеток, толщины клеточной стенки, плотности древесины) отражает процессы продукции клеток, роста их

растяжением и утолщения клеточной стенки, которые, с одной стороны, зависят от доступности и обилия субстратов для

построения древесины и находятся под гормональным контролем, с другой – испытывают прямое и косвенное влияние внешних условий

(Ваганов, 1996; Ваганов, Шашкин, 2000; Denne, Dodd, 1981; The Formation…, 1964). В ряде ранее опубликованных работ отмечается, что максимальная плотность древесины годичных колец является более интегральным показателем температурных условий сезона роста, чем их ширина (Briffa et al., 1998; Briffa et al., 2004). Эти

результаты в основном получены для условий, жестко лимитированных по температуре. Работ, анализирующих

индикационные возможности максимальной плотности годичных колец у деревьев в оптимальных по климатическим условиям не так

много (Jäggi et al. 2002).

7373

Методические основы получения и анализа профилей плотности древесины внутри годичных

колец были разработаны Полге (Polge, 1966, 1969) и Ленцем (Lenz et al., 1976). Процесс

измерений разделяется на два основных этапа: 1) получение рентгенографических снимков древесных образцов; 2)

измерение оптической плотности негативов на микроденситометре

(Schweingruber, 1988). Теоретическая основа метода

состоит в том, что для стандартных по толщине древесных образцов и

подобранных величин мягкого рентгеновского излучения плотность «засветки»

рентгеновской пленки линейно связана с плотностью

древесины (Polge, 1966).

Микроденситометр DENDRO–2003Фото П.П. Силкина

7474

Подготовка и измерение образцов при денситометрическом анализеПодготовка и измерение образцов при денситометрическом анализе

Плотность

Профиль плотности

Измерение плотности кольцаИзмерение плотности кольца

7676

Для описания влияния климата на ширину годичного кольца и максимальную плотность древесины в дендроклиматологии

применяется множественный регрессионный анализ по главным компонентам – получении функции отклика (Fritts, 1976; Methods …,

1990). Коэффициенты уравнения вычисляются на базе ортогональной множественной регрессии, где в качестве зависимой переменной выступают значения индексов прироста и плотности древесины, а независимых переменных – компоненты климата (температура

воздуха и количество осадков). Такая модель используется для оценки изменчивости древесно-кольцевой хронологии, объяснимой климатом и предшествующим ростом, а так же для оценки относительного вклада в прирост текущего года отдельных климатических

переменных. Процент изменчивости хронологии, объяснимой этими переменными в уравнении регрессии рассматривается как мера

климатического сигнала в хронологии. Знак и величина коэффициентов регрессии отдельных климатических переменных

характеризует связь роста дерева с климатом.

7777

Ряды трахеид внутри годичных колец хвойных представляют регулярные изменения размеров клеток и толщины их клеточных стенок. Их изменчивость отражает влияние внутренних и внешних факторов на рост древесных растений (Яценко-Хмелевский, 1954; Мелехов, 1979; Ваганов и др., 1985; Vaganov et al., 1996; Ваганов, Шашкин, 2000). Все клеточные характеристики препаратов древесины измеряются при помощи системы анализа изображений (Image System) (Karl Zeiss, Jena), которая позволяет определять размеры и площади клеточных структур и просветов в разных частях годичного кольца в автоматическом режиме по изображению поперечного среза древесины (Munro et al., 1996).

Система анализа изображений (Image System) Фото П.П. Силкина

7878

Подготовка и измерение образцов при анализе изображенияПодготовка и измерение образцов при анализе изображения

D

T

Lu

WW

W

1

2

7979

В Центральной и Западной Европе преобладают дендрохронологические шкалы для лиственных пород, в основном дуба. Для южных районов Германии и альпийских областей составлены отдельные хронологии и для различных видов хвойных пород. Хронологии для дуба, хорошо разработанные на материалах юга и юго-запада Германии, пригодны для широкого региона: от Чехии на востоке до Нормандии и даже Южной Англии на северо-западе. Северо-западная и западная часть Германии подразделяются на небольшие регионы, так же как Дания и Нидерланды. В Скандинавии, в силу того, что эта страна разрезана множеством гор, независимые хронологии устанавливаются по мелким регионам. В основном дендрохронологические шкалы разработаны там по хвойным породам -сосне и ели.

Участок проекта CARBOEUROPE в ГерманииФото Е.А. Ваганова

8080

Дендроклиматические исследования в расположенной вблизи полярного круга тайге и в субальпийских лесах представляют особый интерес в

контексте изучения глобальных изменений вообще и глобального климата -в особенности. В этой связи возникает целый ряд вопросов: на каком этапе

развития голоцена находимся мы в настоящее время?; окажется ли следствием происходящего в настоящее время потепления смещение на

север границы лесов?; приведут ли антропогенно обусловленное возрастание концентрации CO2 в атмосфере и потепление климата к значительным экологическим изменениям; уменьшится ли частота

заморозков? Выполненные за последние 15 лет дендроклиматические разработки дали лишь частичные ответы на эти вопросы на основе

использования данных, охватывающих период до 8-12 тыс. лет (с учетом данных для ископаемых остатков деревьев). Анализ имеющейся

дендроклиматической информации позволил отчетливо выявить влияние вулканических извержений, проявляющееся в похолоданиях климата. В

некоторых регионах наблюдалось перемещение северной границы лесов в более высокие широты. Роста частоты лесных пожаров в бореальной зоне Евразии за последние 40 лет замечено не было (Schweingruber, 2000).