Детализация климатического отклика анатомических параметров древесины и фенологии ксилогенеза сосны обыкновенной в лесостепях юга Сибири

Abstract

Чувствительность к недостатку увлажнения семиаридных лесов континентальной Азии позволяет использовать годичные кольца деревьев этих регионов как косвенные источники климатических данных. При этом использование анатомии древесины перспективно для детализации записанного климатического сигнала и как индикатор фенологии ксилогенеза. В данном исследовании сравнили полученные с помощью нового оригинального метода индексации наборы хронологий средних и максимальных значений радиального размера клеток D и толщины клеточной стенки CWT сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) из лесостепных местообитаний Хакасии (юг Средней Сибири) и юга Бурятии (Восточная Сибирь), где климат более континентальный и суровый. При индексации проведено удаление нелинейных зависимостей D и CWT от количества клеток в радиальном ряду N для разделения компонент климатического сигнала, записанных в течение последовательных стадий ксилогенеза. Стабильность зависимостей от N подтверждена для радиального прироста (линейная, близкая к прямой пропорциональности, R 2>0,93), D и CWT (отрицательная экспонента с насыщением, R 2=0,11–0,83). Приспособление древесины сосны к особенностям климата на юге Бурятии проявляется в меньших размерах трахеид, но более толстых клеточных стенках по сравнению с Хакасией. Отклик радиального прироста и индексированных клеточных хронологий на температуру и осадки аналогичен в обоих регионах, но в Бурятии менее выражен отклик на температуру (так как менее жаркое лето) и основные максимумы дендроклиматических корреляций сдвинуты на более поздние сроки. Выдвинуто предположение, что задержка начала ксилогенеза сосны в Бурятии связана не столько с более низкими температурами, сколько с засушливостью мая-июня, а к концу сезона фенологические сдвиги поддерживаются за счет внутренних механизмов и пространственного различия между климатипами

Semi-arid forests of continental Asia are sensitive to the moisture deficit, and, thus, tree rings in these regions can serve as long-term climatic proxies. At the same time, wood anatomy is promising for detailing the recorded climatic signal and as an indicator of the phenology of xylogenesis. In this study, we compared the sets of chronologies obtained using a new method of indexing for mean and maximum values of the radial cell size, D, and the cell wall thickness, CWT, of Scots pine (Pinus sylvestris L.) from the forest-steppe habitats of Khakassia (southern Central Siberia), and southern Buryatia (Eastern Siberia), where climate is more continental and harsh. During indexing, the nonlinear dependences of D and CWT on cell number in the radial row of the ring, N, were removed to divide the climatic signal into the components recorded during the consecutive stages of xylogenesis. The stability of the N dependence was confirmed for radial growth (linear function, close to direct proportionality, R 2>0.93), D, and CWT (negative exponential function with saturation, R 2=0.11–0.83). The adaptation of pine wood to the climatic peculiarities of south Buryatia is evident as the smaller tracheid size but thicker cell walls compared with Khakassia. The response of radial growth and indexed cell chronologies to temperature and precipitation is similar in both regions, but in Buryatia the response to temperature is less pronounced (since the summer is cooler) and the main maxima of dendroclimatic correlations are shifted to later periods. It has been suggested that the delay in the onset of pine xylogenesis in Buryatia is rather associated with the dry weather in May–June than with lower temperatures, and during all of the growth season, phenological shifts are maintained by internal mechanisms and spatial differences between provenances