Reasons of time shifting of animals’ seasonal events in the Central Forest Biosphere Reserve

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The paper considers dynamics of phenological phenomena of animals in the south taiga Central Forest biosphere reserve. As initial data we used materials of meteorological and phenological observations made under the program of maintaining the nature chronicle on the basis of the meteorological post «Forest reserve» in the Roshydromet network. Of the 46 meteorological series only ten (22%) show significant long-term changes over the period 1990–2019: an increase in the average annual air temperature, temperature in May, August, September and November; a decrease of total precipitation in September and an increase in December; a positive displacement of occurrence dates of maximum temperature less than 0°C and the final formation of ice on the pond, a negative shift of the phenological summer beginning dates. The authors prove that there has been a shift of time when winter comes or an increase in the duration of the frost-free period on the reserve territory over a 30-year period. For the spring phenodates of the considered animal species, there is a negative long-term linear trend in the variability of phenological phenomena towards an earlier start of events. Such signs as the first meeting of the small tortoiseshell, the first bites of the biting mosquito, the first appearance of the grass frog and the viviparous lizard are recommended to be used as indicators of the climate change. The shift of insect and amphibian phenodates is associated with a shortening of the cold season in the reserve climate system. A significant change of lizards phenological phenomenon time is caused by abiotic as well as by biotic (forage) factors.

About the authors

Anastasiya A. Zorina

Petrozavodsk State University

Author for correspondence.
Email: zor-nastya@yandex.ru

candidate of biological sciences, associate professor of Zoology and Ecology Department

Russian Federation, Petrozavodsk

Elena A. Shuyskaya

Central Forest State Nature Biosphere Reserve

Email: elenashuy@rambler.ru

candidate of biological sciences, leading researcher

Russian Federation, Zapovedny, Nelidovsky District, Tver Region

References

  1. Преображенский С.М., Галахов Н.Н. Фенологические наблюдения. Руководство. М.: Главное управление по заповедникам, 1948. 158 с.
  2. Шиманюк А.П. Краткое руководство по организации фенологических наблюдений // Фенологические наблюдения / ред. Н.Н. Плавильщикова. М.: Профиздат, 1948. С. 5–39.
  3. Батманов В.А. Об использовании вариационной статистики в фенологических исследованиях // Вопросы фенологического картографирования. Л.: Гидрометеорол. изд., 1968. С. 90–96.
  4. Батманов В.А. Заметки по теории фенологического наблюдения // Ритмы природы Сибири и Дальнего Востока. Иркутск: Вост.-Сиб. кн. изд-во, 1967. С. 7–30.
  5. Аксенова Н.А., Ремизов Г.А., Ромашова А.Т. Методические рекомендации для организации фенологической работы в школах. М.: Московский филиал Географического общества СССР (МФ ГО СССР), 1979. 52 с.
  6. Шульц Г.Э. Общая фенология. Л.: Наука, 1981. 188 с.
  7. Терентьева Е.Ю. Комплексные фенологические показатели фитоценозов и их использование при организации феномониторинга: автореф. дис. … канд. биол. наук. Екатеринбург, 2000. 22 с.
  8. Pearson K.D. A new method and insights for estimating phenological events from herbarium specimens // Applications in Plant Sciences. 2019. № 7 (3). P. 1224.
  9. Минин А.А. Фенология Русской равнины: материалы и обобщения. М.: Изд-во ABF/АБФ, 2000. 160 с.
  10. Кожаринов А.В., Минин А.А. Современные тенденции в состоянии природы Русской равнины // Влияние изменений климата на экосистемы. Охраняемые природные территории России: анализ многолетних изменений. Ч. 1. М.: Всемирный фонд дикой природы, Российское представительство, 2001. С. 17–23.
  11. Richardson A.D., Keenana T.F., Migliavacca M., Ryu Y., Sonnentag O., Toomey M. Climate change, phenology, and phenological control of vegetation feedbacks to the climate system // Agricultural and Forest Meteorology. 2013. Vol. 169. P. 156–173.
  12. Menzel A., Yuan Y., Matiu M., Sparks T., Scheifinger H., Gehrig R., Estrella N. Climate change fingerprints in recent European plant phenology // Global Change Biology. 2020. Vol. 26. P. 2599–2612.
  13. Минин А.А. Некоторые аспекты взаимосвязей наземных экосистем с изменяющимся климатом // Успехи современной биологии. 2011. Т. 131, № 4. С. 407–415.
  14. Cleland E.E., Chuine I., Menzel A., Mooney H.A., Schwartz M.D. Shifting plant phenology in response to global change // Trends in Ecology & Evolution. 2007. № 22. P. 357–365.
  15. Соловьев А.Н. Биота и климат. Региональная фенология. М.: Пасьва, 2005. 288 с.
  16. Соловьев А.Н. Динамика фауны востока Русской равнины в ХХ веке // Успехи современной биологии. 2011. Т. 131, № 5. С. 440–252.
  17. Кокорин А.О., Минин А.А. Обзор итогов работ // Влияние изменений климата на экосистемы. Охраняемые природные территории России: анализ многолетних изменений. Ч. 1. М.: Всемирный фонд дикой природы, Российское представительство, 2001. С. 5–8.
  18. Минин А.А., Ранькова Э.Я., Рыбина Е.Г., Буйволов Ю.А., Сапельникова И.И., Филатова Т.Д. Феноиндикация изменений климата за период 1976–2015 гг. в центральной части Европейской территории России: береза бородавчатая (повислая) (Betula verrucosa Ehrh. (B. pendula Roth) // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. 2016. Т. XXVII, № 2. С. 17–28.
  19. Минин А.А., Ранькова Э.Я., Рыбина Е.Г., Буйволов Ю.А., Сапельникова И.И., Филатова Т.Д. Феноиндикация изменений климата за период 1976–2015 гг. в центральной части европейской территории России: береза бородавчатая (повислая) (Betula verrucosa Ehrh. (B. pendula Roth)), черемуха обыкновенная (Padus avium Mill.), рябина обыкновенная (Sorbus aucuparia L.), липа мелколистная (Tilia cordata Mill.) // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. 2017. Т. XXVIII, № 3. С. 5–22. doi: 10.21513/0207-2564-2017-3-5-22.
  20. Parmesan C. Influences of species, latitudes and methodologies on estimates of phenological response to global warming // Global Change Biology. 2007. Vol. 13 (9). P. 1860–1872. doi: 10.1111/j.1365-2486.2007.01404.x.
  21. Mann M.E., Rahmstorf S., Kornhuber K., Steinman B.A., Miller S.K., Coumou D. Influence of anthropogenic climate change on planetary wave resonance and extreme weather events // Scientific Reports. 2017. Vol. 7. P. 45–242.
  22. Ovaskainen O., Skorokhodova S., Yakovleva M., Sukhov A., Kutenkov A., Kutenkova N., Shcherbakov A., Meyke E., Delgado M. Community-level phenological response to climate change // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2013. Vol. 110 (33). P. 13434–13439. doi: 10.1073/pnas.1305533110.
  23. Ovaskainen O., Meyke E., Lo C. et al. Chronicles of nature calendar, a long-term and large-scale multitaxon database on phenology // Scientific Data. 2020. Vol. 7. doi: 10.1038/s41597-020-0376-z.
  24. Соловьев А.Н. Зимовки перелетных видов птиц в средних широтах востока Русской равнины // Бюллетень МОИП, Отд. биологический. 2012. Т. 117, вып. 3. С. 3–16.
  25. Зорина А.А., Шуйская Е.А., Куракина И.В., Волков В.П., Огурцов С.С., Степанов С.Н. Климатические причины смещения сроков цветения растений в Центрально-Лесном заповеднике // Поволжский экологический журнал. 2020. № 1. С. 52–65. doi: 10.35885/1684-7318-2020-1-52-65.
  26. Скороходова С.Б., Щербаков А.Н. Тренды наступления фенологических событий в заповеднике «Кивач» за 1966–2005 годы // Труды государственного природного заповедника «Кивач». Вып. 5. Петрозаводск: Кивач, 2011. С. 207–221.
  27. РД 52.04.614–2000: Руководящий документ. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Вып. 3, ч. II. СПб.: Гидрометеоиздат, 2000. 90 с.
  28. РД 52.33.725–2010: Руководящий документ. Методические указания по составлению агрометеорологического ежегодника для земледельческой зоны Российской Федерации. Обнинск: ВНИИГМИ-МЦД, 2010. 142 с.
  29. Филонов К.П., Нухимовская Ю.Д. Летопись природы в заповедниках СССР: Методическое пособие. М.: Наука, 1985. 143 с.
  30. Коросов А.В. Специальные методы биометрии. Петрозаводск: ПетрГУ, 2007. 364 с.
  31. Кондратьев К.Я., Демирчян К.С. Климат Земли и «Протокол Киото» // Вестник РАН. 2001. Т. 71, № 11. С. 1002–1009.
  32. Яковлев Е.Б., Ивантер Э.В., Лобкова М.П. Насекомые: для учащихся общеобразовательных учреждений. Петрозаводск: Изд-во Петрозаводского гос. ун-та, 2006. 288 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1 - Linear trend of variability of the phenodate of the first bites of the biting mosquitoes for the period 1990–2019. in the Reserve (y * - calendar dates are converted into a continuous series)

Download (19KB)
Indexing metadata
3. Figure 2 - Linear trend of variability of the phenodate of the first appearance of the viviparous lizard for the period 1990–2019. in the Reserve (y * - calendar dates are converted into a continuous series)

Download (20KB)
Indexing metadata
4. Figure 3 - Distribution of normalized values ​​of factor loads (a₁) of the first main component (PC1) of the component analysis of the variability of the phenodate biting mosquito, climatic characteristics and meteorological phenomena of the Reserve: mean annual air temperature (t_av), air temperature in May (t_may), August (t_aug) , September (t_sep), November (t_nov), total precipitation in September (os_sep), December (os_dec), meteorological phenomena: maximum temperature below 0 ° С (t_max <0), final freeze-up on the reservoir (f_ice), beginning of phenological summer ( b_summer); phenomenon - the first bites of the biting mosquito (Aedes)

Download (15KB)
Indexing metadata
5. Figure 4 - Distribution of normalized values of factor loads (a₁) of the first (PC1) main component of the component analysis of variability of the herbal frog phenodate (Rt) and viviparous lizard (Lv), climatic characteristics and meteorological phenomena of the Reserve: decoding of abbreviations in Fig. 4, Agl - first encounter of urticaria butterfly

Download (16KB)
Indexing metadata
6. Figure 5 - Distribution of normalized values of factor loads (a₂) of the second (PC2) main component of the component analysis of variability of the herb frog and viviparous lizard phenodate, climatic characteristics and meteorological phenomena of the Reserve: explanation of abbreviations in Fig. 4 and 5

Download (16KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2020 Zorina A.A., Shuyskaya E.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies