КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер проекта 25-14-20060

НазваниеВлияние динамики конкурентных взаимоотношений между деревьями на продуктивность лесов Центральной Сибири

Руководитель Арсак Пенья Альберто Хосе, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" , Красноярский край

Конкурс №101 - Конкурс 2025 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами» (региональный конкурс)

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-107 - Экология биосистем

Ключевые слова Изменение климата, запасы углерода, конкуренция, лесное хозяйство, продуктивность лесов, лесостепь, лесотундра, тайга, рост деревьев, фенология деревьев, VS-модель, потепление.

Код ГРНТИ34.31.15


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Ожидаемые результаты
По результатам реализации проекта мы получим новое представление о роли, которую играет взаимодействие между деревьями (внутри- и межвидовое) в функционировании лесов вдоль климатических градиентов для трех основных «лесных» биомов (лесотундра, тайга и лесостепь). Проект предоставит информацию о влиянии динамики конкурентных взаимоотношений между деревьями на продуктивность лесов и ее взаимосвязи с изменениями условий окружающей среды. Таким образом, мы ожидаем получить: 1. Новые массивы дендрохронологических данных по основным лесообразующим хвойным породам региона, от лесотундры на севере до лесостепи на юге. Эти данные дадут важное представление о функционировании и продуктивности лесов Красноярского края для широкого диапазона как климатических условий, так и структур растительных сообществ. Достоверные данные о том, как климат последних десятилетий воздействовал на рост деревьев, а также о связи между ростом деревьев и современными трендами потепления. Полученная информация углубит наше понимание относительно способности лесов края адаптироваться к изменению климатических условий, а также о соответствующих последствиях таких изменений, касающихся продуктивности лесов и пулов углерода в них; 2. Представление о функционировании лесов на основе функциональных откликов отдельных деревьев (и взаимодействий между ними) внутри древостоя, с учетом влияния климатических условий на конкурентные взаимоотношения во времени. Такой подход позволит оценить конкуренцию в динамике (а не статике), а также её воздействия на радиальный рост деревьев; 3. Моделирование роста на уровне отдельных деревьев, которое позволит лучше охарактеризовать структуру леса с точки зрения лимитирующих факторов и скорости фенологических процессов, и, тем самым, предоставит более подробную информацию о функционировании лесов в целом и их потенциальном отклике на различные сценарии изменения климата. Проект направлен на углубление нашего понимания и совершенствование способности прогнозировать отклик деревьев и продуктивности лесов на различные факторы неоднородности окружающей среды (включая структуру растительного сообщества и влияние соседствующих деревьев), на уровне от отдельных деревьев до древостоя в целом. Таким образом, результаты реализации проекта будут способствовать решению задач либо принятию решений, касающихся сохранения устойчивости лесов Красноярского края в условиях изменяющегося климата. В частности, полученные знания могут непосредственно применимы к стратегиям повышения эффективности государственного управления лесами и формирования политики по разработке мер, направленных на повышение устойчивости лесов Красноярска, обеспечивая их способность продолжать предоставлять важные экосистемные услуги и смягчать последствия от изменения климата.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В соответствии с планом, в течение отчетного периода коллектив успешно выполнил обширные полевые работы и лабораторные анализы. Была создана сеть из восьми участков отбора проб на территории Красноярского края, представляющих ключевые лесные биомы, включая тайгу и лесостепь. Был собран дендрохронологический материал (древесные керны) почти с 1900 деревьев (включая Pinus sylvestris L., Pinus sibirica Du Tour, Larix gmelinii (Rupr.) Rupr., Betula pendula Roth, Betula pubescens Ehrh. и Populus tremula L.), точно картировано положение и зарегистрированы высота и диаметр каждого отдельного дерева. Керны были обработаны, оцифрованы и измерены для построения хронологий ширины годичного кольца (TRW), ранней древесины (EW) и поздней древесины (LW). Мы использовали разнообразные статистические методы, включая анализ корреляций «климат-прирост», анализ стабильности климатического сигнала и анализ реперных лет, для расшифровки климатических сигналов, содержащихся в изменчивости параметров древесных колец. На некоторых участках только с P. sylvestris анализы были также проведены и на уровне классов возраста. Кроме того, мы реконструировали диаметры деревьев за период 1989–2023 гг., что позволило рассчитать прирост площади сечения ствола. В сочетании с картированными расстояниями до деревьев-соседей эти реконструкции легли в основу текущего анализа конкурентных взаимодействий внутри древостой и динамики конкуренции. Предварительный анализ взаимосвязи климата и прироста за 1959–2023 гг. выявил четкий широтный сдвиг лимитирующего фактора от температуры на севере к влаге на юге с различными возрастно-зависимыми сезонными реакциями. Анализ реперных лет выявил регионально согласованные аномалии прироста, связанные с конкретными климатическими экстремумами. Наши ключевые научные выводы включают: 1. В ходе исследования был подтверждён фундаментальный сдвиг в факторах, контролирующих радиальный прирост деревьев. На более холодных северных участках рост преимущественно лимитируется температурой. По мере продвижения к югу лимитирующим фактором становится доступность влаги, что указывает на возрастающую уязвимость южных лесных экосистем к засухам. 2. Наблюдается значительное различие в отклике деревьев на климатические факторы в зависимости от их возраста. Установлено, что старые деревья (возрастной класс II) демонстрируют более раннюю сезонную чувствительность (например, к весенним температурам), в то время как рост молодых деревьев (возрастной класс I) в большей степени обусловлен условиями текущего лета. Таким образом, интегральный отклик лесного насаждения на климат формируется как сложная функция его возрастной структуры, что требует обязательного учёта данного фактора при построении моделей прогноза прироста. 3. Было выявлено, что формирование ранней и поздней древесины в пределах годичного кольца контролируется различными климатическими факторами. В то время как общая ширина кольца демонстрирует чёткий градиент от северных к южным участкам, соотношение ранней и поздней древесины характеризуется высокой фенотипической пластичностью. Важнейшим результатом является обнаружение устойчивой положительной зависимости ширины поздней древесины от количества летних осадков на всем протяжении исследуемого градиента. Это свидетельствует о наличии ключевого механизма секвестрации углерода, активируемого в условиях достаточного водоснабжения. 4. Были выделены «реперные годы», характеризующиеся экстремально широкими или узкими годичными кольцами, и установлена их связь с конкретными климатическими аномалиями. Формирование широких колец, свидетельствующее об оптимальных условиях для радиального прироста, было приурочено к тёплым годам с обильными осадками в начале вегетационного сезона. Узкие кольца, индицирующие стрессовые условия, имели более сложную природу, однако значительная их доля была ассоциирована с пиками осадков в конце сезона, которые предположительно могут существенно влиять на протекание физиологических процессов завершения роста. Современные данные свидетельствуют о том, что Pinus sylvestris в Центральной Сибири не является пассивным объектом климатических изменений, а проявляет признаки физиологической пластичности и адаптации. Устойчивость лесных экосистем определяется сложным взаимодействием факторов, включая географическое положение, возрастную структуру древостоя и способность деревьев перераспределять ресурсы в ходе формирования годичного кольца. Результаты данного проекта формируют критически важную, основанную на данных основу для прогнозирования будущего одного из ключевых лесных биомов планеты в условиях продолжающихся изменений климата, что имеет прямое значение для моделей углеродного цикла и стратегий адаптивного управления лесами. Результаты проекта были успешно представлены научному сообществу в виде докладов на конференциях и публикаций в научных журналах. Проект активно поддерживал исследователей на ранних этапах карьеры. На сегодняшний день на основе этих данных успешно защищены две курсовые работы бакалавров, а защита дипломных работ запланирована на 2026 год. Кроме того, в настоящее время выполняется диссертация на соискание степени кандидата наук, посвященная динамике конкуренции, что обеспечивает преемственность этих исследований.

 

Публикации

1. Арсак, А., Родовиков С.А., Тычков, И.И., Табакова, М.А., Сергеева, О.В., Голубенко, А.К., Лесникова, А.К., Акулинина, К.В., Мальчиков, А.В., Агапова, В.В., Котенева, А.С., Кошурникова Н.Н. Tree age modulates climate sensitivity across a latitudinal aridity gradient in central Siberi Russian Journal of Ecology (год публикации - 2025)

2. Котенева, А.С., Сергеева, О.В., Табакова, М.А., Акулинина, К.В., Мальчиков, А.В., Лесникова, А.К., Голубенко, А.К., Колмогоров, А.И., Агапова, В.В., Степина, Т.А., Арсак, А. Климатические факторы, влияющие на проявление реперных годов и изменчивость годичных колец сосны обыкновенной в Центральной Сибири Journal of Siberian Federal University - Biology (год публикации - 2026)