Влияние факторов среды на рост деревьев в сосняках Республики Марий Эл

 
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
ФГБОУ ВО «Поволжский государственный технологический университет» 
ФГБУ «Государственный заповедник Большая Кокшага» 
Марийское региональное отделение Русского географического общества 
 
 
 
 
Ю. П. ДЕМАКОВ 
 
ВЛИЯНИЕ ФАКТОРОВ СРЕДЫ 
НА РОСТ ДЕРЕВЬЕВ В СОСНЯКАХ 
РЕСПУБЛИКИ МАРИЙ ЭЛ 
 
Монография 
 
 
Электронное научное издание 
 
 
 
 
 
 
 
Йошкар-Ола 
ПГТУ 
2023 

 
УДК 630*182:581.5 
ББК 
43.8 
Д 30 
 
Рецензенты: 
Ретеюм А. Ю., доктор географических наук (Москва); 
Матвеев С. М., доктор биологических наук (Воронеж); 
Румянцев Д. Е., доктор биологических наук (Москва) 
 
Работа выполнена за счет гранта Российского научного фонда 
№ 23-16-00220 (https://rscf.ru/project/23-16-00220/) 
 
Рекомендовано к печати 
отделением Всероссийской общественной организации  
«Русское географическое общество» в Республике Марий Эл, 
редакционно-издательским советом ПГТУ 
 
Демаков, Ю. П. 
 Д 30    Влияние факторов среды на рост деревьев в сосняках Республики 
Марий Эл : монография / Ю. П. Демаков. – Электронные данные. – Йошкар-Ола: Поволжский государственный технологический университет, 
2023. – 480 с. – URL: https://science.volgatech.net/editorial-publishingcenter/izdaniya/monografii/2023/DemakovYuP.pdf 
ISBN 978-5-8158-2348-8 
 
На основе изучения литературных источников и анализа обширного эмпирического материала, выполненного с помощью оригинальных авторских методик, показано, что характер роста деревьев сосны обыкновенной на территории Республики Марий Эл определяется комплексом абиотических, биоценотических и антропогенных факторов, среди которых особенно выделяются вулканические извержения, землетрясения, вспышки на Солнце и взрывы сверхновых звезд, дестабилизирующие состояние всей геосферы. Вклад же метеорологических параметров каждого отдельно взятого месяца и сезона года, которые 
практически не сопряжены друг с другом и изменяются в очень больших пределах без какой-либо четкой периодичности, в колебания годичного прироста 
деревьев весьма невелик. Пожары, антропогенная деятельность и биотические 
факторы не искажают общей картины динамики прироста деревьев. 
Для научных работников, преподавателей, аспирантов и студентов вузов 
географического, экологического и лесохозяйственного профилей, а также лесоводов-практиков. 
 
УДК 630*182:581.5 
ББК 43.8 
 
 
ISBN 978-5-8158-2348-8 
© Ю. П. Демаков, 2023  
© Поволжский государственный  
технологический университет, 2023 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………….….. 
5 
 
 
ГЛАВА 1. Состояние вопроса ……………………………………… 
7 
1.1. Развитие идей, методов и задач дендрохронологии ………… 
7 
1.2. Колебания климата и определяющие их факторы ………..….. 
19 
1.3. Формовое разнообразие сосны обыкновенной ………….…... 
67 
 
 
ГЛАВА 2. Объекты и методика исследований ………………..… 
76 
2.1. Природные условия Республики Марий Эл …………….…… 
76 
2.2. Цель, программа, объекты и методика исследований ……… 
79 
 
 
ГЛАВА 3. Динамика параметров климата ………………….….. 
83 
3.1. Продолжительность солнечного сияния …………………….. 
83 
3.2. Температура воздуха ………………………………………….. 
90 
3.3. Атмосферные осадки …………………………..…………….… 
106 
3.4. Атмосферное давление ………………………..…………….… 
112 
3.5. Упругость водяного пара …………………………………….... 
117 
3.6. Изменение напряженности магнитного поля Земли ………… 
122 
3.7. Динамика солнечной активности ………………..…………… 
130 
3.8. Связи между параметрами среды ……………..………………. 
136 
3.9. Микроклимат почв лесных биогеоценозов ………………..… 
159 
 
 
ГЛАВА 4. Закономерности 
динамики 
годичного 
прироста  
деревьев в высоту …………………………………………………… 
187 
4.1. Особенности динамики прироста деревьев в разных типах 
лесорастительных условий Республики Марий Эл ……….... 
187 
4.2. Влияние густоты древостоев на динамику их прироста …… 
207 
4.3. Динамика прироста деревьев в очаге корневой губки ………  
218 
4.4. Динамика прироста деревьев в зоне выбросов завода силикатного кирпича ……………………...……………………..… 
220 
4.5. Индивидуальные особенности динамики прироста деревьев 
в ценопопуляциях и возможности раннего отбора хозяйственноценных особей ………………………………………... 
225 
 
 
ГЛАВА 5. Динамика радиального годичного прироста деревьев 
в одновозрастных ценопопуляциях ..……………………………… 
242 
5.1. Динамика прироста деревьев в разных ТЛУ и типах леса ….. 
242 
5.2. Особенности роста деревьев разного рангового положения 
в ценопопуляциях ………………………………………..…… 
276 
5.3. Влияние густоты насаждений на прирост деревьев ……….... 
305 

5.4. Реакция деревьев на изреживание насаждений ….….……….. 
321 
5.5. Изменение характера роста деревьев после лесных пожаров 
329 
5.6. Годичный прирост деревьев, пораженных смоляным раком  
331 
5.7. Влияние колоний цапли на динамику прироста деревьев …. 
333 
 
 
ГЛАВА 6. Закономерности динамики радиального прироста 
деревьев в разновозрастных ценопопуляциях …………………… 
343 
6.1. Заболоченные боры ………………..……………………….…. 
343 
6.2. Пойменные экотопы …………………………………………... 
372 
6.3. Приручьевые экотопы ………………………………………… 
382 
6.4. Приозерные экотопы ………………………………..………… 
386 
6.5. Сухие и свежие боры ………………………………………….. 
394 
6.6. Особенности отклика деревьев во всех изученных экотопах 
на геофизические и космические явления …………………... 
417 
 
 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………....…. 
422 
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ………………………………. 
425 
 
 
 

Светлой памяти доктора географических наук 
Виктора Никифоровича Киселева, впервые  
ярко и убедительно показавшего влияние  
вулканических извержений на состояние 
хвойных лесов Белоруссии, посвящается 
 
 
ВВЕДЕНИЕ 
 
Задача рационального использования и воспроизводства экологоресурсного потенциала лесов Республики Марий Эл как важнейшего её 
природного богатства, обеспечивающего сохранение благоприятной 
среды обитания людей и устойчивое социально-экономическое развитие 
общества, является важной в научном и практическом отношениях. Для 
её успешного решения необходимо познать закономерности развития 
лесных биогеоценозов, что возможно сделать лишь на основе системного подхода, рассматривающего все объекты и явления материального 
мира во всеобщей связи и взаимодействии друг с другом.  
Для оценки реакции лесных экосистем на природные и антропогенные воздействия лучше всего использовать методы дендрохронологии, 
основанные на анализе рядов годичного прироста деревьев, позволяющие точно датировать время наступления благоприятных и неблагоприятных периодов в их жизни (Douglass, 1919, 1928, 1936; Schulman, 1956; 
Шиятов, 1973; Битвинскас, 1974; Ловелиус, 1979; Адаменко и др., 1982; 
Юкнис и др., 1985; Lovelius, 1997; Демаков, 2000, 2001; Матвеев, 2003; 
Дендрохронологическая информация …, 2007; Румянцев, 2010; Хвойные 
леса …, 2010). Этой проблематике посвящено множество публикаций, 
однако некоторые вопросы являются дискуссионными или слабо освещенными, что связано с разнообразием как самих лесных биогеоценозов, 
так и характера экологических воздействий на них, а также подходов 
исследователей к решению поставленных задач. Большинство дендрохронологических исследований проведено в экстремальных условиях 
обитания древесных растений на границах их географического и экологического ареалов, где наиболее четко выделяется отклик деревьев на 
климатический «сигнал». Выбор же темы нашего исследования, сбор 
исходного материала для которого был начат еще в 1988 году, обусловлен необходимостью познания закономерностей роста деревьев в зоне 
смешанных лесов и интенсивного ведения лесного хозяйства, где лимитирующие факторы не столь четко выделены и часто сменяют друг друга 
во времени. Особый интерес представляло изучение ответных реакций 
деревьев на экстремальные погодные условия и воздействия иных абио

тических и биотических факторов. Весьма актуально также создание 
банка данных об изменчивости радиального прироста деревьев разных 
поколений леса, так как с их вырубкой или естественной гибелью ценная 
информация, значение которой для мониторинга среды, биогеоценологии и лесного хозяйства трудно переоценить, будет навсегда утрачена.  
В монографии описано развитие идей, методов и задач дендрохронологии, проведен анализ данных о колебаниях климата и определяющих их факторах, отражены сведения об особенностях биологии и экологии сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), которая, благодаря своей эвритопности и полиморфности, наиболее широко распространена в 
лесах Республики Марий Эл, описаны закономерности роста её деревьев и ценопопуляций в различных типах лесорастительных условий, оценены их ответные реакции на колебания метеорологических параметров 
и иных возмущающих факторов, в том числе извержений вулканов, выделен вклад генотипа особей в дисперсию их годичного прироста по 
высоте и диаметру ствола. 
В сборе обширного эмпирического материала, на основе анализа которого написана эта книга, большое участие принимали в разное время 
Е.К. Кудрявцев, А.В. Иванов, А.В. Полевщиков, И.А. Козлова, М.Г. Сафин, А.В. Исаев, Т.В. Нуреева, Д.В. Тишин, И.П. Демитрова и Н.В. Андреев, за что автор им искренне благодарен. Весьма ценные замечания, 
которые помогли улучшить качество данной монографии, были высказаны уважаемыми рецензентами – докторами наук Алексеем Юрьевичем Ретеюмом, Сергеем Михайловичем Матвеевым и Денисом Евгеньевичем Румянцевым.  
Хочется надеяться, что эта книга, в которой использованы оригинальные методические приемы анализа большого объема исходных данных и содержится много важной информации об особенностях динамики 
годичного прироста деревьев сосны обыкновенной в разных ценопопуляциях Республики Марий Эл и их ответных реакций на внешние возмущения, вызовет определенный интерес в среде ученых и лесоводовпрактиков. Она будет полезна также аспирантам и студентам вузов географического, экологического и лесохозяйственного профилей. 
  
Работа выполнена за счет гранта Российского научного фонда 
№ 23-16-00220 (https://rscf.ru/project/23-16-00220/) с использованием 
оборудования ЦКП «Экология, биотехнологии и процессы получения 
экологически чистых энергоносителей» Поволжского государственного 
технологического университета (г. Йошкар-Ола, соглашение № 075-152021-674/3).  

ГЛАВА 1 
СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА 
 
Информация, содержащаяся в многолетних рядах годичного прироста деревьев, представляет собой совокупность сведений не только о 
динамике их состояния, но также обо всех прямо или косвенно воздействующих на него абиотических и биотических факторов окружающей 
среды, выделение которых по генезису является очень сложной задачей. 
Вскрытие закономерностей роста деревьев, совершенствование методов 
«расшифровки» дендрохронологической информации и поиск путей её 
прикладного использования возможны поэтому на основе интеграции 
знаний в области климатологии, биоценологии, математики, а также 
экологии и биологии изучаемого вида древесного растения. Дендрохронологический метод позволяет исследователю получить за сравнительно короткое время огромный объем информации об ответных реакциях 
лесных экосистем на изменения условий их существования, для сбора 
которой путем регулярных натурных наблюдений не хватило бы целой 
человеческой жизни. Важно при этом правильно подобрать объекты 
исследования и определить круг решаемых задач. 
 
1.1. Развитие идей, методов и задач дендрохронологии 
 
Рост организмов – одно из наиболее сложных и интегральных биологических явлений, неотъемлемое свойство живой материи, одно из 
проявлений ее развития, в ходе которого происходит формирование 
подсистем различного функционального назначения, необходимых для 
поддержания устойчивого существования организма и популяции. Рост 
древесных растений – это самоуправляемый процесс реализации потенциальных возможностей организма, т.е. развертывания во времени 
заложенных в генотипе существующих задатков (Эйтинген, 1962), характеризующийся как увеличением его размеров, так и степенью организованности всех внутренних структур. В процессе роста деревьев 
происходят усложнение клеточных масс, становление новых структур 
и появление новых регуляторных механизмов (Леопольд, 1968; Рост 
растений ..., 1978). Биологический смысл роста заключается в достижении организмом определенных размеров, обеспечивающих ему, согласно закону оптимальности (Реймерс, 1994), максимально эффективную реализацию всех необходимых жизненных функций в эволюционно сложившемся биотическом окружении и экологической обстановке. 
Проблема познания закономерностей роста организмов, являясь 
очень многогранной и представляющей особую актуальность для цело

го ряда областей теоретической и практической биологии, давно привлекает внимание исследователей различного профиля. Она охватывает 
широкий круг вопросов, связанных с математическим моделированием 
хода роста организмов в онтогенезе, классификацией описывающих его 
форм кривых, филогенетическими аспектами их становления, познанием энергетики и механизмов самого процесса роста (Гофман, 1938; 
Гофман-Кадошников, 1975). В разработке проблемы в различное время 
принимали активное участие такие крупные ученые-естествоиспытатели, как Ю. Сакс (Sachs, 1873), Ч. Майнот (Minot, 1907), И.И. 
Шмальгаузен (1928, 1935, 1984), Л. фон Берталанфи (Bertalanffy, 1934, 
1938, 1957, 1960), П. Медевар (Medawar, 1940), С. Броди (Brody, 1945) и 
П.П. Лазарев (1945), заложившие фундамент общей теории роста организмов. Интерес к этой проблеме не ослабевает и ныне, что обусловлено необходимостью поиска путей устойчивого развития человечества в 
условиях возрастающего дефицита всех природных ресурсов.  
Данная проблема является одной из центральных и в лесоводственных науках. По сути дела все лесоводственные и таксационные исследования сводятся, в конце концов, к ней, поскольку успешность решения 
задач рационального использования ресурсов леса, эффективного управления продуктивностью и устойчивостью лесных экосистем полностью 
зависят от степени ее изученности. Познание процесса роста деревьев, 
выделяющихся среди растений особым долголетием, интересно также и 
тем, что позволяет ретроспективно восстановить и проанализировать 
динамику взаимодействия сил в системе «организм - среда» на очень 
большом отрезке времени, глубже понять механизмы саморегуляции 
лесных систем, изученные пока крайне слабо. Кривые динамики таксационных параметров древостоев во времени и созданные на их основе 
математические модели – важнейшие лесоводственные нормативы, позволяющие оценивать текущее состояние насаждений и корректировать 
ход их развития в нужном для человека направлении (Алексеев, 1988). 
Рост – это не только физиологический, но и информационный процесс (Фрей, 1978), в ходе которого организм осуществляет свою жизнедеятельность исключительно на основе сигналов внешней среды. Полученная организмом информация не исчезает при этом бесследно, а постоянно накапливается в различных структурных элементах (ячейках 
памяти), что приводит к изменению как его внешнего облика, так и генотипа. Поэтому кинетические параметры роста и размеры организмов 
являются важнейшими характеристиками состояния их жизнеспособности и таксономического положения. Они, как показано в частности исследователями на примере лесных древесных растений, служат крите

риями конкурентоспособности особей, степени соответствия индивидуальных потребностей организма экологическим условиям и антропогенным воздействиям (Карманова, 1976; Ловелиус, 1979; Терсков, Терскова, 1980; Котов, 1981; Яковлева, 1981, 1992; Сапанов, 1984; Юкнис и 
др., 1985; Стравинскене, 1987; Комин, 1990; Таранков, Матвеев, 1994; 
Matvejev, 1998; Матвеев, Чеботарев, 2002; Матвеев, 2003; Битков, 2007; 
Некоторые направления …, 2009). Не случайно поэтому проблема познания закономерностей процесса роста организмов признается в современной биологии одной из важнейших, имеющих большое теоретическое и прикладное значение.  
Отрывочные письменные упоминания об информативном значении 
годичного прироста тех или иных структурных элементов деревьев содержатся, как отмечает Д.Е. Румянцев (2010), в трудах Теофраста, жившего в 372-287 гг. до н.э., Леонардо да Винчи, Карла Линнея и Ж. Бюффона, а первые же результаты научных дендрохронологических исследований были опубликованы во второй половине XIX века Д. Кюхлером (Kuechler, 1859), А.Н. Бекетовым (1868), Ф.Н. Шведовым (1892), 
Д.И. Менделеевым (1899) и Д. Кептейном (Kuepteyn, 1914). Основателем классической дендрохронологии по праву считается американский 
астрофизик А.Е. Дуглас (Douglass, 1919, 1928, 1936), учеником и прямым продолжателем дела которого явился Е. Шульман (Schulman, 
1956). Изучению изменчивости прироста деревьев как показателя состояния экосистем и окружающей среды посвящено очень большое число 
публикаций. Подробные обзоры проблем дендрохроноклиматологии и 
дендроиндикации сделаны В. Штудхалтером, В. Глоком и С. Агертером 
(Studhalter, Glok, Agerter, 1963), Т.Т. Битвинскасом (1974), А.А. Молчановым (1976), Н.В. Ловелиусом (1979, 1997), С.Г. Шиятовым, Г.Е. Коминым (1986), С.М. Матвеевым (2003) и Д.Е. Румянцевым (2007, 2010). 
В них показано, в частности, что методы «расшифровки» дендрохронологической информации определяются целями и задачами проведения 
исследований, которые сводятся не только, как это обычно принято 
считать, к реконструкции динамики климата в прошлом и истории 
формирования лесных экосистем, но также к оценке текущего состояния и перспектив развития древостоев, поиску путей повышения их 
производительности с использованием различных лесоводственных 
мероприятий и отбора в ценопопуляциях наиболее перспективных в 
хозяйственном отношении особей. Так, при разработке моделей хода 
роста древостоев исследователь стремится выделить в динамике изучаемых показателей только возрастной тренд, очищая исходные ряды 
данных от ненужной для него «шумовой» информации. В дендроклима

тохронологии, наоборот, выделяют сигнал о динамике состояния внешней среды, сильно «замаскированный» воздействием возраста и биоценотического окружения деревьев, в результате чего его вклад в общую 
дисперсию их годичного прироста редко превышает 30-40 % (Fritts, 
1962, 1976, 1991; Чершкене, 1972; Битвинскас, 1974; Адаменко, 1986; 
Глебов и др., 1986; Сабиров, 1986; Дьяконов, Бочкарев, 2010). Только в 
Урало-Сибирских районах Субарктики исследователям удалось установить достоверное влияние на изменчивость индексов прироста деревьев 
средней температуры июня и июля, объясняющей около 60 % их дисперсии (Ваганов и др., 1996). Поэтому при проведении дендроклиматохронологических исследований особенно важен выбор районов и местообитаний, для которых не только имеется метеорологическая информация за довольно длительный отрезок времени, но и где климатический сигнал довольно четко проявляется в рядах годичного прироста 
деревьев. 
Одним из важнейших аспектов дендроклиматохронологических исследований является выявление в рядах прироста деревьев некоторых 
ритмов, представляющих собой определенную повторяемость различного рода событий и явлений. Прикладные аспекты природной ритмики, 
являющейся одним из фундаментальных свойств материального мира, 
очень разнообразны. Это относится, в первую очередь, к ритмичности 
климата. Каким бы великим ни казалось нынешнее могущество человечества, оно по-прежнему в очень сильной степени зависимо от капризов 
погоды. 
Есть ли общие закономерности в ритмике роста деревьев, присутствуют ли в ней строго детерминированные волновые компоненты и 
какова их природа, насколько синхронны колебания индексов прироста 
древостоев в разных экотопах и природных зонах? Ответ на эти вопросы исследователи пытаются получить давно. Причем больший интерес к 
проблеме проявляют не столько лесоводы, сколько специалисты в области экологии, климатологии, археологии, гео- и астрофизики. В настоящее время по данной проблеме опубликовано более тысячи работ, но 
окончательного ответа на поставленные вопросы пока не получено.  
Многими исследователями хотя и выявлено наличие в дендрохронологических рядах различных волновых компонент (Douglass, 1919, 1928, 
1936; Schulman, 1956; Костин, 1960, 1974, 1975; Галазий, 1967; Комин, 
1970, 1971, 1974; Битвинскас, 1974; Оленин, 1974, 1976; Ловелиус, 1979; 
Берри и др., 1979; Шиятов, Мазепа, 1986; Ваганов и др., 1996; Дьяконов, 
Бочкарев, 2010), однако их частотно-амплитудные характеристики 
настолько широки и изменчивы, что практически исключаются всякие