Оценка устойчивости биоразнообразия севера Западной Сибири через стационарность древесно-кольцевых временных рядов видов-эдификаторов

Abstract

This article studies a variant of biodiversity sustainability estimation, determined by trees which perform the functions of ecosystem engineers in the north of the West Siberian Plain (northern taiga – forest-tundra). They mainly include Siberian larch, pine, and cedar. The biodiversity is estimated by the index of relative diversity proposed by G. S. Rosenberg and equated to the stationarity of the dynamic series of tree rings. The entire territory is divided into ten squares near the villages of Labytnangi, Sumburgh, Krasnoselkup, Kazym, Vinghapur, Kharampur, Tolka, as well as the cities of Nadym, Novy Urengoy, and the lake Numto. In each place, the author has studied over three averaged individuals of tree-ring time series of ecosystem engineers for stationarity. They provide the exact coordinates of the core and the values of the duration of the rows, as well as a description of plant communities for selected species. In general, over the past 200-300 years, according to this criterion, the diversity of the biota under consideration can be estimated as stable except for individual cases (Vyngapur, Kharampur, and Tolka settlements), the explanation for which is provided in the article. Stationarity of tree-ring series is preserved for intervals of time of intensive development of oil and gas reserves since 1960. The figures show initial time series, growth curves, residual series for which spectral characteristics are obtained. All the series identify the determining frequencies within the periods of 80-100, 18-22, 8-12, and 4-7 years. In conclusion, the author recommends a sequence of operations in assessing biodiversity through the stationarity of time series of edifiers: selection of suitable trees by age, synchronization and averaging of series, approximation of the growth curve (increment), stationarity by the criterion of series.

В данной статье рассмотрена оценка устойчивости биоразнообразия, детерминированного древесными видами-эдификаторами на севере Западно-Сибирской равнины (северная тайга – лесотундра). В качестве таковых взяты лиственница сибирская, сосна обыкновенная, сосна сибирская. Биоразнообразие оценено показателем относительного разнообразия, соотнесенным к стационарности остаточных динамических рядов ширины годичных колец. Территория разбита на десять квадратов, в каждом из которых взяты пункты отбора дендрохронологических образцов: в окрестностях населенных пунктов 1) Лабытнанги и Полуй, 2) Надым, 3) Новый Уренгой, 4) Самбург, 5) Сидоровск и Красноселькуп, 6) Казым, 7) Нумто, 8) Вынгапур, 9) Харампур, 10) Толька. Для каждого пункта проведено исследование древесно-кольцевых временных рядов доминирующих в данном квадрате видов-эдификаторов на стационарность. В целом за прошедшие 200-300 лет по данному критерию биоразнообразие рассматриваемой биоты оценивается как устойчивое, за исключением некоторых случаев на юге территории (Вынгапур, Харампур, Толька). Дается возможное объяснение нестационарности. Стационарность древесно-кольцевых рядов сохраняется для интервалов времени интенсивного освоения запасов нефти и газа, начиная с 1960 г. Приведены исходные временные ряды, кривые прироста, остаточные значения рядов, для которых получены спектральные характеристики. На всех рядах выделяются определяющие частоты с периодами 80-100 лет, 18-22 года, 8-12 лет и 4-7 лет. Рекомендована последовательность операций при оценке биоразнообразия через стационарность временных рядов эдификаторов: выбор подходящих деревьев по возрасту, синхронизация и усреднение рядов, аппроксимация кривой роста (прироста), оценка стационарности по критерию серий.