On the deformation model of woody plants radial growth

Abstract

The deformation concept of ecogeosystem evolution is developed as exemplified in the woody plants radial growth. Similar to all natural systems, a tree passes through four stages during its growth: an implicit stage («antenatal») and three explicit ones: the early (juvenile) stage, the mature stage, and the late (senile) stage. The stages form two semiperiods – hardening and weakening. They correspond with two annual zones on a cross-section cut of a trunk – on its peripheral and central parts. We give typical examples of a long-term dependence of growth for the trees aged 200-400 years in various bioclimatic conditions of the Tyumen Region and other regions, and determine the quantitative regularities of tree radial growth. The curves representing the dependence of a tree radius on its age are well-described by a polynomial of degree 2. The universal formula of radial tree growth speed is developed. The physical sense of the coefficients of this dependence is found out, which allows us to identify biological survival time of various woody plants species. The role of the phase transfer of wood moisture in the annual ring formation and its structural insulation is described.

Разработана деформационная концепция эволюции экогеосистемы на примере радиального роста древесных растений. Подобно всем природным системам, дерево в процессе своего роста проходит четыре стадии: неявную («дородовую») и три явные: раннюю (юношескую), зрелую и позднюю (старческую). Эти стадии образуют два полупериода – закаливание и ослабление. Они соответствуют двум годичным зонам на поперечном срезе ствола - на его периферийной и центральной частях. Мы приводим типичные примеры долговременной зависимости роста деревьев в возрасте 200-400 лет в различных биоклиматических условиях Тюменской области и других регионов и определяем количественные закономерности радиального прироста деревьев. Кривые, представляющие зависимость радиуса дерева от его возраста, хорошо описываются полиномом степени 2. Разработана универсальная формула для определения радиальной скорости роста дерева. Выяснен физический смысл коэффициентов этой зависимости, что позволяет определить биологическое время выживания различных видов древесных растений. Описана роль фазового переноса влаги в древесине в формировании годичного кольца и его структурной изоляции.