Климатический отклик анатомических параметров древесины Pinus sylvestris L. вдоль широтного градиента в Центральной Сибири

Abstract

Российские леса составляют более половины общей площади бореальных лесов мира и в настоящее время испытывают воздействие беспрецедентных темпов потепления. Климатические условия существенно влияют на радиальный прирост деревьев и формирование клеток ксилемы: в северных широтах лимитирующим фактором является температура, а в южных – дефицит увлажнения. Оценка такого воздействия крайне важна для понимания потенциального отклика лесов России на продолжающиеся изменения климата. В данном исследовании было определено влияние контрастных климатических условий на вариабельность ширины годичных колец и анатомических параметров (радиальный диаметр люмена, толщина радиальной клеточной стенки, плотность клеток и относительная анатомическая плотность древесины) сосны обыкновенной для четырех участков вдоль широтного градиента в Центральной Сибири за период с 1966 по 2018 гг. Результаты показали более высокую продукцию клеток и больший радиальный прирост на южных участках трансекта, несмотря на вызванную летними температурами сильную засуху; на северных участках продукция клеток и прирост деревьев были ниже. Климатические отклики как ширины годичных колец, так и анатомических параметров наблюдались на всех участках исследования. Однако время их начала, интенсивность и продолжительность варьировали между параметрами: отклик ширины годичных колец отмечен раньше в вегетационном периоде, отклик диаметра люмена был более продолжителен, а отклик параметров, связанных с формированием поздней древесины, наблюдался позже во времени. Кроме того, такой параметр, как средняя относительная анатомическая плотность древесины (рассчитан на основе анатомических показателей), оказался хорошим индикатором климатических условий, реагируя как на температуру, так и на количество осадков в конце вегетационного периода. Наши результаты показывают, что изменения климата могут оказать негативное влияние на экосистемы южных участков, в то же время способствуя росту деревьев в северных широтах

Russian forests constitute half of the world’s boreal forests, and they are now experiencing unprecedented warming rates. Climate conditions significantly influence tree secondary growth and cell formation, shifting from temperature limitation at northern latitudes to water limitation in the south. The assessing of this impact is critical to understanding the potential response of Russian forests to the ongoing climate change. Here, we evaluated the effect of contrasting climate conditions on the variability in tree ring width and anatomical traits (i.e. radial lumen diameter, radial cell wall thickness, cell density, and relative anatomical wood density) of Scots pine at four sites along a latitudinal transect in Central Siberia over the 1966–2018 period. The results showed the higher cell production and secondary growth at the southern sites despite the strong temperature-induced drought during summer, whereas the northern site showed the lower cell production and tree growth. Secondary growth and anatomical traits showed an effect of climate conditions at all the sites. However, the intensity, timing, and duration of the climate signals varied among the traits, being earlier for the tree-ring width, longer for the cell lumen diameter, and later in the latewood cells related traits. Moreover, the mean relative anatomical wood density (a parameter derived from anatomical traits) proved to be a good indicator for climate, showing strong response to both temperature and precipitation at the end of the growing season. Our results suggest that future climate conditions may potentially negatively affect southern sites while promoting a wider growth in northern latitudes