sevinПОВОЛЖСКИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛPovolzhskiy Journal of Ecology1684-73182541-8963Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН; Товарищество научных изданий КМК.10.35885/1684-7318-2020-1-52-65sevin-185Research ArticleСТАТЬИARTICLESКлиматические причины смещения сроков цветения растений в Центрально-Лесном заповедникеClimatic Causes of Plant Flowering Time Displacement in the Central Forest Reservehttps://orcid.org/0000-0001-7473-2501ЗоринаА. А.ZorinaA. A.

Anastasia A. Zorina

zor-nastya@yandex.ruШуйскаяЕ. А.ShuyskayaE. A.

Elena A. Shuyskaya

elenashuy@rambler.ruКуракинаИ. В.KurakinaI. V.

Irina V. Kurakina

crocus_vernus@mail.ruВолковВ. П.VolkovV. P.

Vladislav P. Volkov

vladlenvolkov@listr.ruОгурцовС. С.OgurtsovS. S.

Sergey S. Ogurtsov

etundra@mail.ruСтепановС. Н.StepanovS. N.

Sergey N. Stepanov

c_forest@mail.ruПетрозаводский государственный университетРоссияPetrozavodsk State UniversityRussian FederationЦентрально-Лесной государственный природный биосферный заповедникРоссияCentral Forest State Nature Biosphere ReserveRussian Federation202023032020015265Copyright © Зорина А.А., Шуйская Е.А., Куракина И.В., Волков В.П., Огурцов С.С., Степанов С.Н., 20202020Зорина А.А., Шуйская Е.А., Куракина И.В., Волков В.П., Огурцов С.С., Степанов С.Н.Zorina A.A., Shuyskaya E.A., Kurakina I.V., Volkov V.P., Ogurtsov S.S., Stepanov S.N.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sevin.elpub.ru/jour/article/view/185

Проведен анализ метеорологических рядов и фенологических данных в рамках экологического мониторинга на территории южно-таежного Центрально-Лесного заповедника. За период 1984–2017 гг. среднегодовая температура воздуха составила 4.63±0.41°C, среднегодовой показатель осадков – 2.14±0.12 мм/день. Для 8 из 43 (19%) климатических характеристик обнаружены достоверные линейные тренды изменчивости: увеличение температуры воздуха в июле, августе, сентябре, декабре; увеличение температуры почвы в декабре; повышение количества осадков в ноябре и декабре; понижение осадков в сентябре. Выявлены три причины их направленных многолетних изменений: смещение сроков наступления зимы, нарушение внутригодовой динамики климатических изменений и смена типа осадков при удлинении осени – снег заменяется дождем. Из 11 видов сосудистых растений статистическая значимость многолетнего смещения фенодат доказана для Anemone nemorosa: чем длиннее осень и мягче начало зимы, тем раньше наступают сроки ее цветения. Рассмотрены два типа классификаций растений при выявлении межвидовой синхронности в варьировании фенологических событий. Проведена оценка компонентов изменчивости наступления феноявлений: на долю многолетних трендов смещения сроков наступления фенодат, обусловленных изменениями в климатической системе заповедника, приходится от 20 до 68% от общей дисперсии признака; межгодовые климатические флуктуации объясняют 5 – 34% ее изменчивости; высока доля изменчивости под действием неучтенных факторов (21 – 64%). Виды с высокой долей многолетней компоненты изменчивости признака (Anemone nemorosa: более 60%) рекомендуется использовать в качестве индикаторов климатических изменений в условиях исследуемой территории.

Meteorological series and phenological data in the framework of our environmental monitoring in the South taiga Central Forest Reserve were analyzed. During 1984– 2017, the average annual air temperature was 4.63±0.41°C, and the average annual rainfall was 2.14±0.12 mm/day. For eight of the 43 (19%) climatic parameters, reliable linear trends of variability were found: an increase of air temperature in July, August, September, and December; an increase of soil temperature in December; an increase of precipitation in November and December; and a decrease of precipitation in September. Three causes of their directed long-term changes were revealed, namely: a shift of the winter timing, violation of the annual dynamics of climatic parameters and a change in the precipitation type during a longer autumn – snow to be replaced by rain. Of the 11 species of vascular plants, the statistical significance of the long-term displacement of phenological dates was proven for Anemone nemorosa: the longer the autumn and softer the beginning of the winter, the earlier the onset of its flowering. Two classification types of vascular plants in identifying interspecific synchrony in the phenological events variation were considered. Variability components of phenological phenomena occurrence was estimated: the share of long-term trends of the shift in phenological dates timing due to changes in reserve climatic system is from 20 to 68% of the total sign dispersion; interannual climatic fluctuations explain 5–34% of its variability; and the proportion of variability under unaccounted factors influence is high (21–64%). Species with a high proportion of their long-term variability components (Anemone nemorosa: more than 60%) are recommended to use as indicators of climate change under the conditions of the study area.

мониторингизменение климатасмещение феноявленийкомпоненты изменчивостиклассификациясосудистые растенияmonitoringclimate changephenological phenomena offsetvariability componentsclassificationvascular plantsАвторы выражают благодарность сотрудникам метеостанции «Лесной заповедник» Т. П. Голубцовой и Е. Д. Коробову за консультации по анализу метеорологических данных.ReferencesЗорина А. А., Шуйская Е. А., Куракина И. В., Огурцов С. С., Степанов С. Н. Реакция биоты на локальные климатические изменения в Центрально-Лесном заповеднике // Вестн. Твер. гос. ун-та. Сер. Биология и экология. 2018. № 1. С. 58 – 77.Zorina A. A., Shuyskaya E. A., Kurakina I. V., Ogurtsov S. S., Stepanov S. N. Biota Response to Local Climate Changes in the Central Forest Reserve. Bulletin of Tver State University, Ser. Biology and Ecology, 2018, no. 1, pp. 58–77 (in Russian).Изменение климата России / Росгидромет. М., 2018. URL : http://climatechange.igce.ru/index.php?option=com_docman&task=cat_view&gid=32&Itemid=75&lang=ru/ (дата обращения: 25.08.2018).Climate Change in Russia. Moscow, Rosgidromet Publ., 2018. Available at: http://climatechange.igce.ru/index.php?option=com_docman&task=cat_view&gid=32&Itemid=75&lang=ru/ (accessed 25 August 2018) (in Russian).Коросов А. В. Специальные методы биометрии. Петрозаводск : Изд-во Петрозавод. гос. ун-та, 2007. 364 с.Korosov A. V. Spetsial'nye metody biometrii [Special Methods of Biometrics]. Petrozavodsk, Izdatel'stvo Petrozavodskogo gosudarstvennogo universiteta, 2007. 364 p. (in Russian).Кузнецова В. В., Минин А. А., Голубева Е. И. Фенологические явления в системе биоиндикации климатических трендов // Проблемы региональной экологии. 2014. № 5. С. 66 – 71.Kuznetsova V. V., Minin A. A., Golubeva E. I. Phenological Phenomena in the System of Bioindication of Climatic Trends. Problems of Regional Ecology, 2014, no. 5, pp. 66–71 (in Russian).Летопись природы Центрально-Лесного государственного природного биосферного заповедника. Книги 24 – 57 (1984 – 2017). Архив заповедника (Рукописи). Заповедный : Центрально-Лесной государственный заповедник, 1984 – 2017.Letopis' prirody Tsentral'no-Lesnogo gosudarstvennogo prirodnogo biosfernogo zapovednika. Knigi 24 – 57 (1984 – 2017). Arkhiv zapovednika (Rukopisi) [Nature Chronicle of Central Forest State Natural Biosphere Reserve. Books 24–57 (1984–2017). Reserve Archive (Manuscripts)]. Zapovednyi, Tsentral'no-Lesnoi gosudarstvennyi zapovednik, 1984–2017 (in Russian).Минаева Т. Ю., Истомин А. В., Абражко В. И., Баженова Т. П., Кораблев Н. П., Кураева Е. Н., Куракина И. В., Пугачевский А. В., Русанович Н. Р., Шапошников Е. С. К изучению реакции биоты Центрально-Лесного заповедника на изменения климата // Влияние изменения климата на экосистемы / ред. А. О. Кокорин, А. В. Кожаринов, А. А. Минин. М. : Русский университет, 2001. С. 87 – 100.Minayeva T. Yu., Istomin A. V., Abrazhko V. I., Bazhenova T. P., Korablev N. P., Kuraeva E. N., Kurakina I. V., Pugatchevsky V. A., Rusanovich N. R., Shaposhnikov E. S. Study on Biota Reaction on Climate Changes in the Central Forest Reserve. In: Vliianie izmeneniia klimata na ekosistemy [A. O. Kokorin, A. V. Kozarinov, A. A. Minin, eds. Climate Change Impact on Ecosystems]. Moscow, Russkii universitet Publ., 2001. pp. 87–100 (in Russian).Минин А. А., Ранькова Э. Я., Рыбина Е. Г., Буйволов Ю. А., Сапельникова И. И., Филатова Т. Д. Феноиндикация изменений климата за период 1976 – 2015 гг. в центральной части европейской территории России : береза бородавчатая (повислая) (Betula verrucosa Ehrh. (B. pendula Roth.)), черемуха обыкновенная (Padus avium Mill.), рябина обыкновенная (Sorbus aucuparia L.), липа мелколистная (Tilia cordata Mill.) // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. 2017. Т. 28, № 3. С. 5 – 22.Minin A. A., Rankova E. J., Rybina G. E., Buyvolov Y. A., Sapelnikova I. I., Filatova T. D. The Phenomenon of Climate Change in the Period 1976–2015 in the Central Part of the European Territory of Russia: Warty Birch (Hanging) (Betula verrucosa Ehrh. (B. pendula Roth.)), Common Bird Cherry (Padus avium Mill.), Rowan (Sorbus aucuparia L.), Small-leaved Lime (Tilia cordata Mill.). Problems of Ecological Monitoring and Ecosystem Modeling, 2017, vol. 28, no. 3, pp. 5–22 (in Russian).Прокошева И. В. Динамика фенологических процессов в горнотаежном поясе Вишерского заповедника (Северный Урал) под влиянием климатических изменений // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. 2017. Т. 28, № 2. С. 40 – 55. DOI: https://doi.org/10.21513/0207-2564-2017-2-40-55Prokosheva I. V. Dynamics of Phenological Processes in the Mountain Taiga belt of the Vishera Reserve (Northern Urals) Under the Influence of Climate Change. Problems of Ecological Monitoring and Ecosystem Modeling, 2017, vol. 28, no. 2, pp. 40–55 (in Russian). DOI: https://doi.org/10.21513/0207-2564-2017-2-40-55Пузаченко Ю. Г. Вековые изменения климата в районе заповедника // Тр. ЦентральноЛесного гос. природного биосферного заповедника / под ред. А. С. Желтухина. Великие Луки : ООО «Великолукская городская типография», 2012. Вып. 6. С. 6 – 32.Puzachenko Yu. G. A Century of Climate Change in Reserve Area. Proceedings of the Central Forest State Natural Biosphere Reserve. A. S. Zheltukhin, ed. Velikie Luki, Velikolukskaia gorodskaia tipografiia Publ., 2012, iss. 6, pp. 6–32 (in Russian).РД 52.04.614-2000 : Руководящий документ. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Вып. 3, ч. II. Обработка материалов метеорологических наблюдений по подготовке метеорологических ежегодников. СПб. : Гидрометеоиздат, 2000. 90 с.RD 52.04.614-2000: Rukovodiashchii dokument. Nastavlenie gidrometeorologicheskim stantsiiam i postam. Vyp. 3, ch. II. Obrabotka materialov meteorologicheskikh nabliudenii po podgotovke meteorologicheskikh ezhegodnikov [RD 52.04.614-2000: Guidance document. Manual for Hydrometeorological Stations and Posts. Iss. 3, part II. Processing of Meteorological Observations for the Preparation of Meteorological Yearbooks]. Saint Petersburg, Hydrometeoizdat, 2000. 90 p. (in Russian).РД 52.33.725-2010 : Руководящий документ. Методические указания по составлению агрометеорологического ежегодника для земледельческой зоны Российской Федерации. Обнинск : ВНИИГМИ-МЦД, 2010. 142 с.RD 52.33.725-2010: Rukovodiashchii dokument. Metodicheskie ukazaniia po sostavleniiu agrometeorologicheskogo ezhegodnika dlia zemledel'cheskoi zony Rossiiskoi Federatsii [RD 52.33.725-2010: Guidance document. Methodical Instructions on Drawing up the Agrometeorological Yearbook for the Agricultural Zone of the Russian Federation]. Obninsk, VNIIGMIMTsD Publ., 2010. 142 p. (in Russian).Сапельникова И. И., Базильская И. В. Долговременные изменения некоторых фенологических параметров календарного года в Воронежском биосферном заповеднике // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. 2015. Т. 26, № 1. С. 49 – 67.Sapelnikova I. I., Bazilskaya I. V. Long-term Changes of Some Phenological Parameters of the Calendar Year in the Voronezh Biosphere Reserve. Problems of Ecological Monitoring and Ecosystem Modeling, 2015, vol. 26, no. 1, pp. 49–67 (in Russian).Скороходова С. Б., Щербаков А. Н. Тренды наступления фенологических событий в заповеднике «Кивач» за 1966–2005 годы // Тр. гос. природного заповедника «Кивач» / под ред. А. П. Кутенкова, Э. К. Поповой. Петрозаводск, 2011. Вып. 5. С. 207 – 221.Skorohodova S. B., Cherbakov A. N. Trends in Phenological Events Occurrence in the Kivach Reserve for 1966–2005 years. Proceedings of the State Nature Reserve “Kivach”. A. P. Kutenkov, E. K. Popova, eds. Petrozavodsk, 2011, iss. 5, pp. 207–221 (in Russian).Филонов К. П., Нухимовская Ю. Д. Летопись природы в заповедниках СССР : метод. пособие. М. : Наука, 1985. 143 с.Filonov K. P., Nukhimovskaya J. D. Letopis' prirody v zapovednikakh SSSR [Chronicle of Nature Reserves of the USSR]. Moscow, Nauka Publ., 1985. 143 p. (in Russian).Хромов С. П., Петросянц М. А. Метеорология и климатология. М. : Изд-во МГУ, 2001. 528 с.Hromov S. P., Petrosyanc M. A. Meteorologiia i klimatologiia [Meteorology and Climatology]. Moscow, Izdatel'stvo Moskovskogo universiteta, 2001. 528 p. (in Russian).Шилов И. А. Экология. М. : Высш. шк., 2003. 512 с.Shilov I. A. Ekologiia [Ecology]. Moscow, Vysshaia shkola Publ., 2003. 512 p. (in Russian).Шитиков В. К., Розенберг Г. С. Рандомизация и бутстреп : статистический анализ в биологии и экологии с использованием R. Тольятти : Кассандра, 2013. 314 с.Shitikov V. K., Rozenberg G. S. Randomizatsiia i butstrep: statisticheskii analiz v biologii i ekologii s ispol'zovaniem R [Randomization and Bootstrap: Statistical Analysis in Biology and Ecology Using R]. Togliatti, Kassandra Publ., 2013. 314 p. (in Russian).Шульц Г. Э. Общая фенология. Л. : Наука. Ленингр. отд-ние, 1981. 188 с.Schulz G. E. Obshchaia fenologiia [General Phenology]. Leningrad, Nauka Publ., 1981. 188 p. (in Russian).Cleland E. E., Chuine I., Menzel A., Mooney H. A., Schwartz M. D. Shifting Plant Phenology in Response to Global Change // Trends in Ecology & Evolution. 2007. Vol. 22, iss. 7. P. 357 – 365.Cleland E. E., Chuine I., Menzel A., Mooney H. A., Schwartz M. D. Shifting Plant Phenology in Response to Global Change. Trends in Ecology & Evolution, 2007, vol. 22, iss. 7, pp. 357–365.Ovaskainen O., Skorokhodova S., Yakovleva M., Sukhov A., Kutenkov A., Kutenkova N., Shcherbakov A., Meyke E., Delgado Maria Del Mar. Community-level Phenological Response to Climate Change // Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. 2013. Vol. 110, № 33. P. 13434 – 13439.Ovaskainen O., Skorokhodova S., Yakovleva M., Sukhov A., Kutenkov A., Kutenkova N., Shcherbakov A., Meyke E., Delgado Maria Del Mar. Community-level Phenological Response to Climate Change. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2013, vol. 110, no. 33, pp. 13434–13439.Parmesan C. Influences of Species, Latitudes and Methodologies on Estimates of Phenological Response to Global Warming // Global Change Biology. 2007. Vol. 13, № 9. P. 1860 – 1872. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2007.01404.xParmesan C. Influences of Species, Latitudes and Methodologies on Estimates of Phenological Response to Global Warming. Global Change Biology, 2007, vol. 13, no. 9, pp. 1860–1872. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2007.01404.xSherry R. A., Zhou X., Gu S., Arnone J. A., Schimel D. S., Verburg P. S., Wallace L. L., Luo Y. Divergence of Reproductive Phenology Under Climate Warming // Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. 2007. Vol. 104, № 1. P. 198 – 202.Sherry R. A., Zhou X., Gu S., Arnone J. A., Schimel D. S., Verburg P. S., Wallace L. L., Luo Y. Divergence of Reproductive Phenology Under Climate Warming. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2007, vol. 104, no. 1, pp. 198–202.The Plant List. Version 1.1. 2018. Available at: http://www.theplantlist.org/ (accessed 12 September 2018).The Plant List. Version 1.1. 2018. Available at: http://www.theplantlist.org/ (accessed 12 September 2018).

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