RADIAL GROWTH OF TREES IN ANTHROPOGENICALLY MODIFIED LARCH FOREST OF THE CRYOLITHOZONE

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The effect of anthropogenic impact (cutting of a «winter road» in 1984, in effect until 2002) on the radial growth dynamics of Gmelin larch trees ( Larix gmelinii (Rupr.) Rupr.), growing in permafrost larch forest has been analyzed. It has been established, that after the construction of the winter road the tree ring widths of the trees within the anthropogenically disturbed area increased sharply and after several years reached the peak values (0.971-1.601) mm, while in the natural stand it remained at the level of 0.121 ± 0.003 mm. Measurements showed that at the end of August (2017) the seasonally thawing layers on the abandoned road site and on the forest edge site (119.1 ± 18.4 and 71.9 ± 6.8 cm) were significantly larger than that in the natural stand (54.8 ± 5.8 cm). I.e., in the latter the temperature of the seasonally thawing layer increased faster and took on higher values. Using sliding climatic response functions of the radial increment indices, we revealed that anthropogenic impact modified the response of the trees to the influence of climatic factors. They manifested an earlier, in comparison with the natural stand, reaction of trees to spring-early summer air temperatures that show an earlier start of growth of the annual ring. We revealed also longer (end of May - end of June) dependence of the trees growing on the forest edge to precipitation compared to the native forest (end of May - beginning of June). We concluded that the modifications of the climatic response and a sharp increase of radial increment were due to the improvement of hydrothermal growth conditions in the anthropogenically disturbed area. Using extrapolation of the radial growth curves to future period of time, we can come to recognize that after finishing exploitation of the road in 2002, hydrothermal soil conditions and tree ring values in the anthropogenically modified forest sites will «return» to the background state in about 30 years, which is similar to post-pyrogenic restoration. Taking into account post-anthropogenic long-term effect manifested in improving the hydrothermal growth conditions, reducing the thickness of the organic layer and the formation of larger radial growth increments, the estimations of carbon balance in boreal forests growing on permafrost soils will make a significant improvement.

About the authors

V. E. Benkova

Krasnoyarsk Science Centre of the Siberian Branch of Russian Academy of Science, V. N. Sukachev Institute of Forest, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch

Email: benkova@yandex.ru
Krasnoyarsk, Russian Federation

A. V. Benkova

Krasnoyarsk Science Centre of the Siberian Branch of Russian Academy of Science, V. N. Sukachev Institute of Forest, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch

Email: annie1977@yandex.ru
Krasnoyarsk, Russian Federation

D. A. Mashukov

Krasnoyarsk Science Centre of the Siberian Branch of Russian Academy of Science, V. N. Sukachev Institute of Forest, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch

Email: mashukov1988@gmail.com
Krasnoyarsk, Russian Federation

A. S. Prokushkin

Krasnoyarsk Science Centre of the Siberian Branch of Russian Academy of Science, V. N. Sukachev Institute of Forest, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch

Email: prokushkin@ksc.krasn.ru
Krasnoyarsk, Russian Federation

A. V. Shashkin

Krasnoyarsk Science Centre of the Siberian Branch of Russian Academy of Science, V. N. Sukachev Institute of Forest, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch

Email: shashkin@ksc.krasn.ru
Krasnoyarsk, Russian Federation

E. A. Shashkin

Krasnoyarsk Science Centre of the Siberian Branch of Russian Academy of Science, V. N. Sukachev Institute of Forest, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch

Email: onlytmp@mail.ru
Krasnoyarsk, Russian Federation

A. V. Kachaev

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology

Email: avkachaev@gmail.com
Krasnoyarsk, Russian Federation

References

  1. Абаимов А. П., Прокушкин С. Г., Зырянова О. А., Каверзина Л. Н. Особенности формирования и функционирования лиственничных лесов на мерзлотных почвах // Лесоведение. 1997. № 5. С. 13-23
  2. Арсеньева, Т. В., Чавчавадзе Е. С. Эколого-анатомические аспекты изменчивости древесины сосновых из промышленных районов Европейского Севера. СПб.: Наука, 2001. 109 с
  3. Бенькова В. Е., Шашкин А. В., Наурзбаев М. М., Прокушкин А. С., Симанько В. В. Значение микроэкологических условий для роста лиственницы Гмелина в экотоне верхней границы леса на полуострове Таймыр // Лесоведение. 2012. № 5. С. 59-70
  4. Бенькова А. В., Машуков Д. А., Бенькова В. Е., Прокушкин А. С., Шашкин А. В. Значение экспозиции склонов для роста лиственницы Гмелина в мерзлотных условиях Средней Сибири. I. Различия в динамике радиального прироста деревьев на склонах северной и южной экспозиции // Сиб. лесн. журн. 2015. № 4. С. 18-29
  5. Брюханова М. В., Кирдянов А. В., Прокушкин А. С., Силкин П. П. Особенности ксилогенеза Larix gmelinii (Rupr.) Rupr. в условиях криолитозоны Средней Сибири // Экология. 2013. № 5. С. 323-329
  6. Буторина Т. Н. Биоклиматическое районирование Красноярского края // Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1979. 231 с
  7. ВНИИГМИ-МЦД (Всероссийский НИИ гидрометеорологической информации - Мировой центр данных. Обнинск, 2024. http://meteo.ru
  8. Гамалей Ю. В. Криофиты Евразии: происхождение и структурно-функциональная специфика // Бот. журн. 2011. Т. 96. № 12. С. 1521-1546
  9. Ершов Ю. И. Мезоморфное почвообразование в таежно-мерзлотном семигумидном секторе Средней Сибири // Почвоведение. 1994. № 10. С. 10-18
  10. Игловский С. А. Антропогенная трансформация мерзлотных условий Европейского Севера России и ее последствия // Арктика и Север. 2013. № 10. С. 107-124
  11. Конищев В. Н. Реакция вечной мерзлоты на потепление климата // Криосфера Земли. 2011. Т. 15. № 4. С. 15-18
  12. Машуков Д. А, Бенькова А. В., Бенькова В. Е., Шашкин А. В., Прокушкин А. С. Радиальный прирост и анатомическая структура древесины стволов здоровых и суховершинных деревьев лиственницы на многолетней мерзлоте // Лесоведение. 2020. № 6. С. 1-10
  13. Николаев А. Н., Федоров П. П., Десяткин А. Р. Влияние гидродинамического режима мерзлотных почв на радиальный прирост лиственницы и сосны в центральной Якутии // Сиб. экол. журн. 2011. Т. 18. № 2. С. 189-201
  14. Прокушкин С. Г. Структурно-функциональные особенности лиственницы Гмелина в криолитозоне Центральной Эвенкии. Красноярск: Ин-т леса им. В. Н. Сукачева СО РАН, 2008. 161 с
  15. Симанько В. В., Бенькова А. В., Шашкин А. В. Применение метода «скользящих функций отклика» для выявления влияния климатических факторов на радиальный рост деревьев // Вестн. КрасГАУ. 2013. № 7. С. 188-194
  16. Шиятов С. Г. Динамика древесной и кустарниковой растительности в горах Полярного Урала под влиянием современных изменений климата. Екатеринбург: УрО РАН, 2009. 216 с
  17. Шиятов С. Г., Ваганов Е. А., Кирдянов А. В., Круглов В. Б., Мазепа В. С., Наурзбаев М. М., Хантемиров Р. М. Методы дендрохронологии. Ч. I. Основы дендрохронологии. Сбор и получение древесно-кольцевой информации. Красноярск: КГУ, 2000. 80 с
  18. Черненькова Т. В., Бочкарев Ю. Н., Фридрих М., Беттгер Т. Воздействие природно-антропогенных факторов на радиальный прирост деревьев Кольского Севера // Лесоведение. 2012. № 4. С. 3-15
  19. ARSTAN. Chronology development with statistical analysis. Version 1.26V 09: 14 Mon 01 May 1995. https://sheppard.ltrr.arizona.edu/DISC2019/arstan.txt
  20. Briffa K. R., Jones P. D. Measuring the statistical quality of a chronology In: Methods of dendrochronology. Applications in the environmental sciences / E. R. Cook and L. A. Kairiukstis (Eds.). Springer Dordrecht, 1990. P. 137-152
  21. Bryukhanova M. V., Kirdyanov A. V., Prokushkin A. S., Silkin P. P. Specific features of xylogenesis in Dahurian larch, Larix gmelinii (Rupr.) Rupr., growing on permafrost soils in middle Siberia // Rus. J. Ecol. 2013. V. 44. N. 5. P. 361-366 (Original Rus. Text © M. V. Bryukhanova, A. V. Kirdyanov, A. S. Prokushkin, P. P. Silkin, 2013, publ. in Ekologiya. 2013. N. 5. P. 323-329)
  22. Churakova-Sidorova O. V., Lienert S., Timofeeva G., Siegwolf R., Roden J., Joos F., Saurer M. Measured and modelled source water δ18O based on tree-ring cellulose of larch and pine trees from the permafrost zone // iForest - Biogeosci. & For. 2020. V. 13. Iss. 3. P. 224-229
  23. Holmes R. L.Computer-assisted quality control in tree-ring dating and measurement // Tree-Ring Bull. 1983. V. 43. P. 69-75
  24. Kharuk V. I., Petrov I. A., Im S. T., Golyukov A. S., Dvinskaya M. L., Shushpanov A. S. Pollution and climatic influence on trees in the Siberian Arctic wetlands // Water. 2023. V. 15. Iss. 2. Article 215. 18 p
  25. Kirdyanov A. V., Myglan V. S., Pimenov A. V., Knorre A. A., Ekart A. K., Vaganov E. A. Die-off dynamics of Siberian larch under the impact of pollutants emitted by Norilsk enterprises // Contemp. Probl. Ecol. 2014. V. 7. N. 6. P. 679-684 (Original Rus. Text © A. V. Kirdyanov, V. S. Myglan, A. V. Pimenov, A. A. Knorre, A. K. Ekart, E. A. Vaganov, 2014, publ. in Sib. ekol. zhurn. 2014. N. 6. P. 945-952)
  26. Kirdyanov A. V., Saurer М., Arzac A., Knorre A. A., Prokushkin A. S., Churakova (Sidorova) O. V., Arosio T., Bebchuk T., Siegwolf R. T. W., Böntgen U. Thowing permafrost can mitigate warming-induced draught stress in boreal forest trees // Sci. Total Environ. 2024. V. 912. Article 168858
  27. Knorre A. A., Siegwolf R. T. W., Kirdyanov A. V., Saurer М., Sidorova O. V., Prokushkin A. S. Fire as a major factor in dynamics of tree-growth and stable δ13C and δ18O variations in larch in the permafrost zone // Forests. 2022. V. 13. Iss. 5. Article 725. 17 p
  28. Li Q., Marshall J., Rye C. D., Romanou A., Rind D., Kelley M. Global climate impacts of Greenland and Antarctic meltwater: A comparative study //j. Climate. 2023. V. 36. N. 11. P. 3571-3590
  29. Nikolaev A. N., Fedorov P. P., Desyatkin A. R. Effect of hydrothermal conditions of permafrost soil on radial growth of larch and pine in Central Yakutia // Contemp. Probl. Ecol. 2011. V. 4. N. 2. P. 140-149 (Original Rus. Text © A. N. Nikolaev, P. P. Fedorov, A. R. Desyatkin, 2011, publ. in Sib. ekol. zhurn. 2011. V. 18. N. 2. P. 189-201)
  30. Prislan P., Schmitt U., Koch G., Gričar J., Čufar K. Seasonal ultrastructural changes in the cambial zone of beech (Fagus sylvatica) grown at two different altitudes // IAWA J. 2011. V. 32. N. 4. P. 443-459
  31. Schweingruber F. H. Tree rings and environment: Dendroecology. Berne, Switzerland: Paul Haupt, 1996. 609 p
  32. Yasue K., Kujansuu J., Kajimoto T., Nakai Y., Koike T., Abaimov A. P., Matsuura Y. Seasonal changes in stem radial growth of Larix gmelinii in Central Siberia in relation to its climatic responses // Permafrost ecosystems: Siberian larch forests / A. Osawa, O. A. Zyryanova, Y. Matsuura, T. Kajimoto, R. W. Wein (Eds.). Ecol. Stud. V. 209. Springer Dordrecht, 2010. P. 331-345

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».