В связи с растущим антропогенным прессом на лесные экосистемы и зеленые насаждения в городах все чаще возникает необходимость оценки и прогноза их состояния. Строительство зданий и сооружений, рубка леса, загрязнение среды ведут к гибели или постепенной деградации лесных сообществ. Существующая система мониторинга объектов растительного мира дает возможность определить степень происходящих изменений только на тех участках, где она функционирует не менее 5–10 лет. Как быть с остальными лесными экосистемами? Как можно реконструировать изначальное состояние насаждений и отдельных деревьев? Ответить на эти вопросы позволяют они сами.
То, что кольца на поперечном срезе ствола представляют собой годичный прирост древесины, отмечено еще в «Истории растений» древнегреческого ученого Теофраста. В течение последующих двух тысячелетий исследователи неоднократно обращали внимание на эту особенность деревьев. Однако только с середины XVIII в. с развитием лесоведения и лесоводства, физиологии растений началось более или менее систематическое исследование особенностей формирования древесины. В XIX в. уже не вызывало сомнений, что в ее годичном приросте четко фиксируются засушливые годы и его можно использовать для реконструкции неблагоприятных погодных явлений.
В результате в начале XX в. на стыке лесоведения, климатологии, астрономии и археологии возникла дендрохронология – наука о временных и пространственных закономерностях формирования у древесных растений годичных колец и об их использовании для анализа природных процессов и явлений. Основателем ее, несомненно, следует считать американского астронома Эндрю Дугласса, который заинтересовался цикличностью в годичных кольцах деревьев и ее связью с солнечной активностью. В 1910–1920-х гг. он разработал метод их перекрестного датирования, который успешно применял для определения времени существования индейских поселений начала 2-го тысячелетия н.?э. на юго-западе США. Он же основал первую дендрохронологическую лабораторию в Аризонском университете, которая и сейчас является одной из ведущих в мире. Дендрохронологи исследуют не только ширину годичных колец, но и многие другие параметры, которые могут дать информацию об экологических условиях прошлых веков и тысячелетий: размеры и количество клеток, плотность, содержание химических элементов, соотношение изотопов кислорода и углерода и др.
В Советском Союзе, в том числе в Беларуси, активные дендрохронологические исследования начались только во второй половине XX в. Они затрагивали влияние рельефа и климата, гидрологического режима и почвенного плодородия на формирование прироста деревьев [5; 13; 12]. Однако начиная с 1990-х гг. и до недавнего времени в силу разных причин полномасштабные изыскания на территории нашей страны практически не проводились. В то время как во всем мире развивалась методология сбора, обработки, анализа материала, появлялось новое оборудование для оценки, Беларусь оставалась в стороне. И это несмотря на то, что дендрохронология при грамотном использовании методов позволяет дать ответ на многие вопросы, касающиеся влияния природных и антропогенных факторов на рост деревьев.
Поскольку в умеренных и высоких широтах наблюдается чередование сезонов и, соответственно, периодов вегетации и покоя у растений, между кольцами древесины, сформировавшимися в соседние годы, существуют четкие границы. Причем параметры годичных колец зависят от факторов, воздействующих на дерево как в вегетационный период текущего и предыдущих лет, так и в периоды покоя. Именно на этой основе выполнены наиболее достоверные погодичные реконструкции климатических показателей на сотни и тысячи лет в прошлое [6; 1; 2].
Годичные кольца дают возможность оценить состояние дерева, его возраст, начало воздействия позитивного или негативного фактора, во многих случаях удается установить и сами обстоятельства, воссоздать историю развития древостоя, выполнить прогноз на ближайшее время и др. Работая с растением или его частями, можно определить дату (год, сезон) его гибели, состояние на момент рубки (здоровое, ослабленное, сухостой), группу типов леса и регион происхождения материала. Соответственно, в развитии этого научного направления оказались заинтересованы не только ученые, но и органы контроля за соблюдением природоохранного законодательства.
Еще в начале 2000-х гг. было показано, что промышленные выбросы Новополоцкого нефтепромышленного комплекса при его выходе на максимальную мощность вызвали падение прироста у деревьев в окружающих лесных массивах более чем на 20% [10]. Поэтому с 2005 г. сотрудниками лаборатории продуктивности и устойчивости растительных сообществ Института экспериментальной ботаники НАН Беларуси в рамках задания ГПНИ «Природно-ресурсный потенциал» и других проектов проводится систематический сбор дендрохронологического материала по всей территории страны с целью формирования банка данных, который мог бы служить эталоном для оценки и прогноза изменений, происходящих в окружающей среде.
На начало 2014 г. в базе данных содержалось 205 обобщенных и 5250 индивидуальных дендрохронологических рядов сосны, ели и дуба, построенных только по живым деревьям. Установлено, что с увеличением расстояния между хронологиями сосны достоверная связь между ними сохраняется в среднем на расстоянии до 100–150 км, в отдельных случаях – до 400 км (рис. 2). На основании этого материала проведено дендрохронологическое районирование территории Беларуси: выделено две зоны (северная и южная) и 10 дендрохронологически однородных районов. Для каждого из них разработаны мастер-хронологии по сосне обыкновенной, объединяющие информацию из нескольких древостоев.
При создании дендрохронологического банка данных и совершенствовании методологии решались и многочисленные частные задачи. В 2009 г. выполнен прогноз годичного прироста сосны и ели на территории Беларуси в соответствии с предсказываемыми климатическими изменениями. В южных регионах уже к 2025 г. можно ожидать его падения на 4–6 и 8–10%, а к 2050 г.?– на 8–10 и 20% соответственно. Таким образом, изменения будут носить крайне неблагоприятный характер, и даже на севере потери прироста еловых лесов могут составить до 6%. Ситуация будет усугубляться повышением вероятности засух в летний период и гибелью еловых насаждений, поэтому юго-западный регион (включая всю Брестскую и южную часть Гродненской области) становится зоной рискованного выращивания ели [11]. В целом по стране отмечено снижение лимитирующего влияния атмосферных осадков с продвижением с юга на север и усиление роли ранневесенних температур воздуха в приросте деревьев.
Установлены климатические факторы, играющие основную роль в формировании прироста древесных пород в разных условиях произрастания, а также вызывающие его депрессию, ослабление и гибель древостоев. Кроме засух в мае-июне негативное влияние оказывают низкие зимние и ранневесенние температуры воздуха. Учеными начаты работы по воссозданию погодных условий в XVII–XIX вв. на основании годичного прироста деревьев.
В Институте экспериментальной ботаники с 2008 г. проводится отбор образцов из деревянных конструкций исторических зданий и сооружений, а также археологических раскопок. В 2012 г. была разработана непрерывная 401-летняя древесно-кольцевая хронология сосны [4; 7]. В результате удалось уточнить даты строительства и реконструкций многих исторических объектов: монастыря в д. Юровичи Калинковичского района (1720-е гг.), монастыря бернардинцев в Минске (1756–1862 гг.), Несвижского замка (1720–1829 гг.) [4]. Подтверждены имеющиеся исторические данные о времени возведения Свято-Покровской церкви в д. Турец Кореличского района, деревья для постройки которой были срублены зимой 1886–1887 гг. [7], и часовни из д. Королевцы Вилейского района (1801–1802 гг.), которая находится в Белорусском государственном музее народной архитектуры и быта в д. Строчица. Помогла дендрохронология и в датировке деревянных конструкций XVI–XIX вв. из археологических раскопок в Витебске, Пинске и Минске [8; 9]. Также было установлено, что один из средневековых домов Риги был построен из деревьев, росших в окрестностях Витебска [8].
Только с использованием дендрохронологии удается решить многие вопросы, связанные с соблюдением природоохранного и лесного законодательства. Ежегодно сотрудники лаборатории проводят более десятка экспертиз по заданию органов государственного управления и контроля. Наиболее типичен случай, когда под видом выборочной санитарной рубки вместо сухостойных и усыхающих деревьев удаляются здоровые. Только дендрохронологическое исследование позволяет установить по пню, в каком состоянии дерево находилось на момент гибели.
Определение по пням года и сезона рубки деревьев, породы, состояния растения, потери прироста – это лишь часть вопросов, на которые приходится давать ответы. В практике даже есть случай, когда был определен год и сезон появления на деревьях пулевых отверстий.
В ближайших планах лаборатории – разработать длинные (протяженностью до 1000 лет) древесно-кольцевые хронологии по сосне обыкновенной и дубу черешчатому. Они позволят реконструировать климат Средневековья на территории нашей страны и, возможно, показать влияние человека на происходящие изменения погодных условий. Они же дадут возможность ответить на вопрос, с какого времени древесина с белорусских земель экспортировалась для строительства в Западную Европу и, таким образом, уточнить историю лесопользования и существующие представления о естественной и антропогенной динамике лесов. Породное, пространственное и лесотипологическое расширение сети древесно-кольцевых хронологий позволит оценить степень трансформации лесного покрова республики, связанной с антропогенной деятельностью и другими факторами, а также прогнозировать изменение его структуры в ближайшем будущем.

Литература
1. Esper J., Cook E. R., Schweingruber F. H. Low-frequency signals in long treeringchronologies for reconstructing past temperature variability // Science. 2002. V. 295. P. 2250–2253.
2. M?kinen H. [et al.]. Large-scale climatic variability and radial increment variation of Picea abies (L.) Karst. in central and northern Europe // Trees – Structure and Function. 2003. Vol. 17, № 2. P. 173–218.
3. Wasny T. Baltic timber in Western Europe – an exciting dendrochronological question // Dendrochronologia. 2002. № 20. P. 1–8.
4. Yermokhin M. Tree-Ring Chronology of Scots Pine (Pinus sylvestris L.) from Nesvizh Castle XVI–XIX cc // Dendrochronologia. 2012. № 30. P. 69–72.
5. Болботунов А. А. Влияние рельефа на формирование и продуктивность сосновых фитоценозов: автореф. … дис. канд. с.?– х. наук: 06.06.03.?– Новополоцкий политехн. ин-т им. Ленинского комсомола.?– Новополоцк, 1986.
6. Ваганов Е. А., Шиятов С. Г., Мазепа В. С. Дендроклиматические исследования в Урало-Сибирской Субарктике.?– Новосибирск, 1997.
7. Ермохин М. В. Анализ многовековой древесно-кольцевой хронологии сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в центральной Беларуси // Ботаника (исследования): сб. науч. трудов.?– Мн., 2013. Вып. 42. С. 217–231.
8. Ермохин М. В. Использование дендрохронологического метода для датировки археологической древесины в Беларуси // Матэрыялы па археалогii Беларусi: Археалагiчныя даследваннi на Беларусi ў 2008 г.?– Мн., 2011. Вып. 20. С. 398–402.
9. Ермохин М. В. Результаты дендрохронологического исследования материалов с территории Минского замчища (по раскопкам 2009 г.) // Матэрыялы па археалогii Беларусi: Вынiкi даследвання першабытных i сярэднявяковых старажытнасцей Беларусi ў 2011–2012 гадах.?– Мн., 2014. Вып. 25. С. 213–217.
10. Пугачевский А. В. и др. Оценка изменчивости радиального прироста деревьев в зоне влияния крупных промышленных предприятий // Лесные стационарные исследования: методы, результаты, перспективы: матер. совещ.?– Тула, 2001. С. 552–555.
11. Пугачевский А. В., Степанович И. М., Ермохин М. В. Растительность в новых природных условиях // Наука и инновации. 2011, № 4 (98). С. 21–24.
12. Русаленко А. И. Структура и продуктивность лесов при подтоплении и затоплении.?– Мн., 1983.
13. Смоляк Л. П., Болботунов А. А. Роль комплекса экологических факторов в формировании годичного кольца и продуктивности сосны в зоне южной тайги // Дендрохронологические методы в лесоведении и экологическом прогнозировании: тез. междунар. раб. совещ.?– Иркутск, 1987. С. 33–35.