ecodagЮг России: экология, развитиеSouth of Russia: ecology, development1992-10982413-0958State Institute of Applied Ecology of the Republic of Dagestan10.18470/1992-1098-2023-1-34-45ecodag-2747Research ArticleЭКОЛОГИЯ РАСТЕНИЙECOLOGY OF PLANTSКлиматический сигнал в годичных слоях дуба черешчатого (Quercus robur L.) на юго-восточной границе его ареала в бассейне р. УралThe climatic signal in tree rings of the common oak (Quercus robur L.) on the south-eastern border of its range in the Ural River basin, Russiahttps://orcid.org/0000-0001-7734-1725КучеровС. Е.KucherovS. E.

Сергей Е. Кучеров - доктор биологических наук, старший научный сотрудник.

450054 Уфа, проспект Октября, 69. Тел. +79872464380

Sergey E. Kucherov - Doctor of Biological Sciences, Senior Researcher, Ufa Institute of Biology, Ufa FRC, RAS.

69 October Ave, Ufa, 450054. Tel. +79872464380

skucherov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4901-6850КучероваС. В.KucherovaS. V.

Уфа

Ufa

https://orcid.org/0000-0002-9071-3789МартыненкоВ. Б.MartynenkoV. B.

Уфа

Ufa

https://orcid.org/0000-0002-0492-6850ВельмовскийП. В.VelmovskiyP. V.

Оренбург

Orenburg

Уфимский институт биологии, Уфимский федеральный исследовательский центр, РАН; Институт степи, Уральское отделение РАНРоссияUfa Institute of Biology, Ufa Federal Research Centre, Russian Academy of Sciences; Steppe Institute, Ural Branch, Russian Academy of SciencesRussian FederationБашкирский государственный аграрный университетРоссияBashkir State Agrarian UniversityRussian FederationУфимский институт биологии, Уфимский федеральный исследовательский центр, РАНРоссияUfa Institute of Biology, Ufa Federal Research Centre, Russian Academy of SciencesRussian FederationИнститут степи, Уральское отделение РАНРоссияSteppe Institute, Ural Branch, Russian Academy of SciencesRussian Federation2023290320231813445Copyright © Кучеров С.Е., Кучерова С.В., Мартыненко В.Б., Вельмовский П.В., 20232023Кучеров С.Е., Кучерова С.В., Мартыненко В.Б., Вельмовский П.В.Kucherov S.E., Kucherova S.V., Martynenko V.B., Velmovskiy P.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ecodag.elpub.ru/ugro/article/view/2747Цель

Цель. Выявление и анализ климатического сигнала, содержащегося в годичных слоях дуба черешчатого на юго-восточной границе своего ареала на территории России (бассейн реки Урал).

Материал и методы

Материал и методы. Материалам для исследования были годичные слои в образцах древесины дуба черешчатого, взятых на трех участках в южной части хребта Дзяу-тюбе. Измерения ширины годичных слоев были выполнены на бинокулярном микроскопе МБС и на измерительном комплексе Lintab с программным пакетом TSAP-WinTM. Построение хронологий радиального прироста осуществлялось в программе ARSTAN. Дендроклиматический анализ проводился в пакете TreeClim в среде программирования R.

Результаты

Результаты. Лимитирующим климатическим фактором для радиального прироста дуба черешчатого на юго-восточной границе своего ареала является количество атмосферных осадков за зимневесенний сезон и начальный период вегетации и в наибольшей степени с суммой осадков марта-мая. Показано, что сила этого климатического сигнала в годичных слоях дуба не была постоянной во времени. В динамике этого сигнала характерно наличие локальных участков его снижения, начало которых приурочено к годам массовых размножений непарного шелкопряда.

Заключение

Заключение. Начиная с начала 80-х гг. XX столетия произошло значительное уменьшение связи прироста с количеством осадков за март-май. Причиной этого изменения, по нашему мнению, могло быть сильное изменение состояния деревьев и древостоев, вызванное воздействием сильной дефолиации дуба непарным шелкопрядом.

Aim

Aim. The objective of this study was to identify and analyze the climatic signal contained in the tree-rings of common oak on the southeastern border of its range in Russia (Ural River basin).

Material and Methods

Material and Methods. The materials for the study were tree-rings in samples of common oak wood from three sites in the southern part of the Dziau-tyube ridge. Measurements of ring-width were performed on the MBS binocular microscope and on the Lintab measuring complex with the TSAP-WinTM software package. The construction of tree-ring chronologies was carried out in the ARSTAN program. Dendroclimatic analysis was carried out in the R package treeclim.

Results

Results. The limiting climatic factors for the radial growth of the common oak on the southeastern border of its range are precipitation during the winter-spring season and the initial period of vegetation and to the greatest extent with the precipitation in March-May. It was shown that the strength of this climatic signal in oak tree rings was not constant over time. The dynamics of this signal are characterized by the presence of local periods of decline, the beginning of which is timed to the years of mass gypsy moth outbreaks.

Conclusions

Conclusions. Since the beginning of the 1980s, there has been a significant decrease in the relationship of radial growth with the amount of precipitation for March-May. The reason for this change, in our opinion, could be a strong change in the condition of trees and stands caused by the consistent impact of strong oak defoliation caused by Gypsy moths and late spring frosts.

Бассейн реки Уралхребет Дзяу-тюбедуб черешчатыйQuercus roburрадиальный приростклиматический сигналUral River basinDziautyube Ridgecommon oakQuercus roburtree-ringsclimatic signalИнструментальная часть работы и построение хронологий прироста дуба выполнена в рамках НИР ОФИЦ УрО РАН (ИС УрО РАН) № АААА-А21-121011190016. Дендроклиматический анализ и обобщение результатов выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-14-00003, https://rscf.ru/project/22-14-00003/The instrumental part of the work and the construction of chronologies of oak growth were carried out within the framework of the research work of the Official Research Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences (IS Ural Branch, Russian Academy of Sciences) No. AAAA-A21-121011190016. Dendroclimatic analysis and generalisation of the results were supported by the grant of the Russian Science Foundation No. 22-14-00003, https://rscf.ru/project/22-14-00003/ReferencesКучеров С.Е. Влияние массовых размножений листогрызущих насекомых и климатических факторов на радиальный прирост древесных растений: Дис. ... канд. биол. Наук. Свердловск. Ин-т экологии растений и животных УрО АН СССР. 1988. 212 с.Kucherov S.E. Vliyanie massovykh razmnozhenii listogryzushchikh nasekomykh i klimaticheskikh faktorov na radial'nyi prirost drevesnykh rastenii: Dis. ... kand. biol. nauk [Influence of mass outbreaks of leaf-eating insects and climatic factors on the radial growth of woody plants: Dis. ... cand. biol. Sciences]. Sverdlovsk, Institute of Ecology of Plants and Animals, Ural Branch of the Academy of Sciences of the USSR Publ., 1988, 212 p. (In Russian)Кучеров С.Е. Идентификация календарных лет с поздними весенними заморозками на основе анатомической структуры годичных колец дуба черешчатого на Зилаирском плато (Южный Урал) // Экология. 2021. N 5. С. 354-362. DOI: 10.31857/S0367059721050103Kucherov S.E. Identification of calendar years with late spring frosts based on the anatomical structure of annual rings of the common oak on the Zilair plateau (Southern Urals). Russian Journal of Ecology, 2021, vol. 52, no. 5, pp. 383-390. DOI: 10.1134/S106741362105009XКучеров С.Е., Кучерова С.В. Усыхание дуба на юговосточной границе ареала в связи с воздействием повреждающих факторов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2013. Т. 15. N 3(4). С. 1341-1343.Kucherov S.E., Kucherova S.V. Drying up of oak on the southeastern border of area in the impact of damaging factors. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiiskoi akademii nauk [Izvestiya Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences]. 2013, vol. 15, no. 3(4), pp. 1341-1343. (In Russian)Васильев Д.Ю., Кучеров С.Е., Семёнов В.А., Чибилёв А.А. Оценка метеорологических факторов пожарной опасности на территории Южного Урала // География и природные ресурсы. 2022. N 2. С. 161-168. DOI: 10.15372/GIPR20220217Vasiliev D.Yu., Kucherov S.E., Semenov V.A., Chibilev A.A. Assessing meteorological factors of fire hazard on the Southern Urals. Geography and natural resources, 2022, vol. 43, no. 2, pp. 175-181. DOI: 10.15372/GIPR20220217Кучеров Е.В., Мулдашев А.А., Мукатанов А.Х. Дубравная лесостепь на хребте Шайтан-тау и вопросы ее охраны. Уфа: Уфимский научный центр РАН, 1994. 186 с.Kucherov E.V., Muldashev A.A., Mukatanov A.Kh. et al. Dubravnaya lesostep' na khrebte Shaitan-tau i voprosy ee okhrany [Oak forest-steppe on the Shaitan-tau ridge and issues of its protection]. Ufa, Ufa Scientific Center of the Russian Academy of Sciences Publ., 1994, 186 p. (In Russian)Кучеров С.Е. Влияние непарного шелкопряда на радиальный прирост дуба черешчатого // Лесоведение. 1990. N 2. С. 20-29.Kucherov S.E. The influence of lymantria dispar on the radial increment of Quercus robur. Lesovedenie [Lesovedenie]. 1990, no. 2, pp. 20-29. (In Russian)Кучеров С.Е. Динамика радиального прироста дуба черешчатого на хребте Шайтан-Тау после массового размножения непарного шелкопряда в 2002, 2003 гг. // Вестник ОГУ. 2009. N 6 (100). С. 179-181.Kucherov S.E. Dynamics of radial growth of common oak on the Shaitan-Tau ridge after gypsy moth mass outbreaks in 2002, 2003. Vestnik OGU [Bulletin of OSU]. 2009, no. 6 (100), pp. 179-181 (In Russian)Кучеров С.Е. Реконструкция массовых размножений непарного шелкопряда на Зилаирском плато на основе анализа радиального прироста дуба черешчатого // Журнал сибирского федерального университета. Биология. 2011. N 4. С. 405-415.Kucherov S.E. The reconstruction of gypsy moth outbreaks on the Zilair Plateau by oak-tress radial growth analysis. Zhurnal sibirskogo federal'nogo universiteta. Biologiya [Journal of the Siberian Federal University. Biology]. 2011, no. 4, pp. 405-415. (In Russian)Чибилёв А.А. Бассейн Урала: история, география, экология. Екатеринбург: Уро РАН, 2008. 312 с.Chibilev A.A. Bassein Urala: istoriya, geografiya, ekologiya [Ural basin: history, geography, ecology]. Yekaterinburg, UrO RAN Publ., 2008, 312 p. (In Russian)Чибилёв А.А. Заповедник «Шайтан-Тау» - эталон дубравной лесостепи на Южном Урале. Оренбург: Печатный дом «Димур», 2015. 144 с.Chibilev A.A. Zapovednik «Shaitan-Tau» - etalon dubravnoi lesostepina Yuzhnom Urale [The Shaitan-Tau reserve is the standard of the oak forest-steppe in the Southern Urals]. Orenburg, Dimur Publ., 2015, 144 p. (In Russian)Чибилёв А.А., Павлейчик В.М., Вельмовский П.В. К организации лесостепного государственного природного заповедника «Шайтан-Тау» на территории Оренбургской области РФ // Лесоразведение и сохранение биологического и ландшафтного разнообразия аридных экосистем: история, современное состояние и перспективы: Материалы международной научнопрактической конференции, Уральск, 05-06 ноября 2010 года. Уральск: РГКП «Западно-Казахстанский аграрнотехнический университет имени Жангир хана». 2010. С. 21-24.Chibilev A.A., Pavleychik V.M., Velmovsky P.V. K organizatsii lesostepnogo gosudarstvennogo prirodnogo zapovednika «Shaitan-Tau» na territorii Orenburgskoi oblasti RF [To the organization of the forest-steppe state nature reserve "Shaitan-Tau" on the territory of the Orenburg region of the Russian Federation]. Materialy mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii "Lesorazvedenie i sokhranenie biologicheskogo i landshaftnogo raznoobraziya aridnykh ekosistem: istoriya, sovremennoe sostoyanie i perspektivy", Ural'sk, 05-06 noyabrya 2010 goda [Proceedings of the international scientific and practical conference "Afforestation and conservation of biological and landscape diversity of arid ecosystems: history, current state and prospects", Uralsk, November 05-06, 2010]. Uralsk, State Enterprise "West Kazakhstan Agrarian and Technical University named after Zhangir Khan" Publ., 2010, pp. 21-24. (In Russian)Rinn F. TSAP V 3.6 Reference manual: computer program for tree-ring analysis and presentation. Heidelberg: RINNTECH. 1996. 263 p.Rinn F. TSAP V 3.6 Reference manual: computer program for tree-ring analysis and presentation. Heidelberg, RINNTECH, 1996, 263 p.Cook E.R., Krusic P.J. Program ARSTAN (Version 41d). Lamont Doherty Earth Observatory, Columbia University, Palisades, NY, 2005.Cook E.R., Krusic P.J. Program ARSTAN (Version 41d). Lamont Doherty Earth Observatory, Columbia University, Palisades, NY, 2005.Cook E.R., Peters K. The smoothing spline: A new approach to standardizing forest interior tree-ring width series for dendroclimatic studies // Tree-Ring Bull. 1981. V. 41. P. 45-53.Cook E.R., Peters K. The smoothing spline: A new approach to standardizing forest interior tree-ring width series for dendroclimatic studies. Tree-Ring Bull., 1981, vol. 41, pp. 4553.Wigley T.M.L., Briffa K.R., Jones P.D. On the average value of correlated time series, with application in dendrochronology and hydrometeorology // J. of Climate and Applied Meteorology. 1984. V. 23. P. 201-213.Wigley T.M.L., Briffa K.R., Jones P.D. On the average value of correlated time series, with application in dendrochronology and hydrometeorology. J. of Climate and Applied Meteorology, 1984, vol. 23, pp. 201-213.Briffa K.R., Jones P.D. Basic chronology statistics and assessment // Methods of Dendrochronology. Applications in the Environmental Sciences. Dordrecht: Kluwer Acad. Publ., 1990, pp. 137-152.Briffa K.R., Jones P.D. Basic chronology statistics and assessment. Methods of Dendrochronology. Applications in the Environmental Sciences. Dordrecht: Kluwer Acad. Publ., 1990, pp. 137-152.Harris I., Osborn T.J., Jones P., Lister D. Version 4 of the CRU TS monthly high-resolution gridded multivariate climate dataset // Scientific data. 2020, vol. 7, no. 1, pp. 1-18. DOI: 10.1038/s41597-020-0453-3.Harris I., Osborn T.J., Jones P., Lister D. Version 4 of the CRU TS monthly high-resolution gridded multivariate climate dataset. Scientific data, 2020, vol. 7, no. 1, pp. 1-18. DOI:10.1038/s41597-020-0453-3Zang C., Biondi F. Treeclim: an R package for the numerical calibration of proxy-climate relationships // Ecography. 2015. V. 38. N 4. P. 431-436. DOI: 10.1111/ecog.01335Zang C., Biondi F. Treeclim: an R package for the numerical calibration of proxy-climate relationships. Ecography, 2015, vol. 38, no. 4, pp. 431-436. DOI: 10.1111/ecog.01335R Core Team (2021). R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing. Vienna, Austria. URL: https://www.R-project.org/ (дата обращения: 10.06.2022)R Core Team (2021). R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing. Vienna, Austria. Available at: https: www.R-project.org (accessed 10.06.2022)Кучеров С.Е., Кучерова С.В. Динамика усыхания дуба на южной оконечности Южного Урала в связи с массовыми размножениями непарного шелкопряда и пожарами // Научные ведомости БелГУ. Серия Естественные науки. 2014. N 17 (188). Вып. 28. С. 60-636.Kucherov S.E., Kucherova S.V. Dynamics of drying of oak at the southern end of the South Urals in connection with the gypsy moth outbreaks and fires. Nauchnye vedomosti BelGU. Seriya Estestvennye nauki [Nauchnye Vedomosti BelGU. Series Natural Sciences]. 2014, vol. 28, no. 17 (188), pp. 60-636. (In Russian)Агафонов Л.И., Кукарских В.В. Изменение климата прошлого столетия и радиальный прирост сосны в степи Южного Урала // Экология. 2008. N 3. С. 173-180.Agafonov L.I., Kukarskikh V.V. Climate changes in the past century and radial increment of pine in the Southern Ural steppe. Ekologiya [Ecology]. 2008, no. 3, pp. 173-180. (In Russian)Агафонов Л.И., Гурская М.А., Кукарских В.В., Бубнов М.О., Дэви Н.М., Галимова А.А. Островные боры Южного Урала и ленточные боры Алтая как объекты дендроклиматических исследований // Экология. 2021. N 5. С. 325-334. DOI: 10.31857/S0367059721050036Agafonov L.I., Gurskaya M.A., Kukarskikh V.V., Bubnov M.O., Devi N.M., Galimova A.A. Insular pine forests of the Southern Urals and ribbon pine forests of Altai as objects of dendroclimatic research. Russian Journal of Ecology, 2021, vol. 52, no. 5, pp. 349-357. DOI: 10.31857/S0367059721050036Васильев Д.Ю., Кучеров С.Е., Семенов В.А., Чибилёв А.А. Реконструкция атмосферных осадков по радиальному приросту сосны обыкновенной на Южном Урале // Доклады российской академии наук. Науки о Земле. 2020. Т. 490. N 1. С. 37-42. DOI: 10.1134/S1028334X20010110Vasiliev D.Yu., Kucherov S.E., Semenov V.A., Chibilev A.A. Reconstruction of Precipitation by Radial Growth of Scots Pine in the Southern Urals. Doklady Earth Sciences, 2020, vol. 490, part 1, pp. 31-35. DOI: 10.1134/S1028334X20010110Кучеров С.Е. Реконструкция летних осадков на Южном Урале за последние 375 лет на основе анализа радиального прироста лиственницы Сукачева // Экология. 2010. N 4. С. 248-256.Kucherov S.E. Reconstruction of Summer Precipitation in the Southern Urals Over the Last 375 Years Based on Analysis of Radial Increment in the Siberian Larch. Russian Journal of Ecology, 2010, vol. 41, no. 4, pp. 284-292. DOI: 0.1134/S1067413610040028Кучеров С.Е., Васильев Д.Ю., Мулдашев А.А. Реконструкция осадков мая-июня по радиальному приросту сосны обыкновенной на Бугульминско-Белебеевской возвышенности для территории Башкирии // Экология. 2016. N 2. С. 83-93. DOI: 10.7868/S0367059716010078Kucherov S.E., Vasiliev D.Yu., Muldashev A.A. Reconstruction of May-June precipitation from the radial growth of Scots pine on the Bugulma-Belebeev Upland for the territory of Bashkiria. Russian Journal of Ecology, 2016, vol. 47, iss. 2, pp. 115-124. DOI: 10.1134/S1067413616010070Babushkina E., Zhirnova D., Belokopytova L., Tychkov I., Vaganov E., Krutovsky K. Response of Four Tree Species to Changing Climate in a Moisture-Limited Area of South Siberia // Forests. 2019. V. 10. Article ID 999. DOI: 10.3390/f10110999Babushkina E., Zhirnova D., Belokopytova L., Tychkov I., Vaganov E., Krutovsky K. Response of Four Tree Species to Changing Climate in a Moisture-Limited Area of South Siberia. Forests, 2019, vol. 10, article id 999. DOI: 10.3390/f10110999Solomina O., Davi N., D'Arrigo R., Jacoby G. Tree-ring reconstruction of Crimean drought and lake chronology correction // Geophysical Research Letters. 2005. V. 32 (L19704). DOI: 10.1029/2005GL023335Solomina O., Davi N., D'Arrigo R., Jacoby G. Tree-ring reconstruction of Crimean drought and lake chronology correction. Geophysical Research Letters, 2005, vol. 32 (L19704). DOI: 10.1029/2005GL023335Кучеров С.Е., Мулдашев А.А., Кучерова С.В. Влияние низовых пожаров на дубняки хребта Шайтан-Тау // Известия Самарского научного центра РАН. 2011. Т. 13. N 5 (2). С. 90-92.Kucherov S.E., Muldashev A.A., Kucherova S.V. Influence of ground fires on oak forests of the Shaitan-Tau Ridge. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra RAN [Izvestiya of the Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences]. 2011, vol. 13, no. 5 (2), pp. 90-92. (In Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.