Годичные кольца деревьев показали, как влияли вулканы на рост деревьев в последние два тысячелетия

Ученые из Института экологии и географии и Гуманитарного института СФУ, а также Института леса имени В. Н. Сукачева СО РАН совместно с зарубежными коллегами показали, что извержения вулканов приводили к похолоданию и засухе в течение последних 2000 лет, а потому повлияли на рост древесных растений. Об этом говорят ширина, плотность и клеточная структура годичных колец, а также изотопные соотношения стабильного углерода и кислорода в целлюлозе. Результаты исследования опубликованы в журналах Climate of the Past, журнале Сибирского Федерального Университета, Global and Planetary Change, Nature Geoscience и Dendrochronologia.

Древесные кольца деревьев являются уникальным архивом, регистрирующим изменения, в том числе осадков и температуры воздуха. Формирование годичных колец деревьев на Севере Сибири начинаются с конца мая или даже с середины июня по август. При экстремально холодных или/и засушливых условиях образуются узкие кольца, а при теплых и влажных — широкие. Во время крупных извержений вулканов продукты извержения (в частности, сульфат SO42-) попадают в стратосферу, где могут оставаться до пяти лет. Длительное нахождение в стратосфере аэрозольной/пылевой завесы приводит к снижению солнечной радиации или даже остановке глобальной атмосферной циркуляции. Годичные кольца являются чувствительным индикатором таких изменений. Чтобы подтвердить эту теорию, ученые проанализировали климатические параметры, «записанные» в годичных кольцах деревьев.

В работах проанализированы данные для девяти субарктических и высокогорных районов Северного полушария, из которых выделено семь, где рост деревьев наиболее четко регистрирует изменения температурного режима прилегающих территорий. Примечательно, что четыре из наиболее чувствительных длительных древесно-кольцевых хронологий построены для территории России, и три из них получены в научных центрах Красноярска.

Доктора биологических наук, ведущие научные сотрудники Ольга Чуракова и Александр Кирдянов, доктор исторических наук Владимир Мыглан и доктор биологических наук, академик РАН Евгений Ваганов рассказали, что пики потепления в Северном полушарии приходились на 280-е, 990-е и 1020-е года нашей эры. Этим десятилетиям предшествовали длительные периоды, когда воздействие вулканов было минимально. Установлено, что аномально холодными являются 536, 541 и 542 годы нашей эры. Тогда летняя температура в среднем понижалась на 4°С по сравнению с ее средними значениями за последние 2000 лет. Причиной стало извержение неизвестного вулкана, которое привело к глобальному похолоданию в Северо-Атлантических, Европейских, восточно-Азиатских регионах, включая Сибирь.

Образец древесины лиственницы-долгожителя Larix cajanderi Mayr, очевидца вулканических извержений 536, 541, 1257, 1641 и 1815 гг. н. э. Северо-восток Якутии

Изображение клеточной структуры годичных колец лиственницы с 535 по 541 гг. н. э. с северо-востока Якутии

«В аномально холодные годы формировались очень узкие годичные кольца, содержащие всего 1-2 клетки, когда в среднем для этих регионов в обычный год образуется 13 клеток, — пояснила Марина Фонти, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник СФУ. — В высокогорных районах, например на Алтае, после стратосферных вулканических извержений могут формироваться морозобойные кольца — аномальные структуры, повреждения. Это связано с резким снижением летней температуры воздуха и даже выпадением снега в июле».

«Благодаря этим исследованиям нам удалось выявить, что вулканические извержения первого тысячелетия нашей эры оказывали большее воздействие на леса северного полушария, в частности Сибири, по сравнению с современностью», — отметила Ольга Чуракова, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории биогеохимии экосистем Института экологии и географии СФУ.