The impact of wildfires on the dynamics of vegetation cover in the middle taiga subzone of Western Siberia during the Holocene

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В работе представлены новые результаты изучения влияния палеопожаров на динамику растительного покрова в средней тайге Западной Сибири (Ханты-Мансийский автономный округ), полученные при исследовании донных отложений озера «S14». На смену растительного покрова оказывает воздействие не только климат, но и пожарная активность, являющаяся определенным триггером эволюции растительного покрова ландшафтов. Об этом свидетельствуют полученные палеоэкологические данные, основанные на анализе выявленных частиц угольков и пыльцы в озерных отложениях. Согласно радиоуглеродному датированию, осадконакопление в озере «S14» началось 11920 кал. л. н. (календарных лет назад). На основе проведенного макроуголькового анализа и статистической обработки полученных данных в программе CharAnalysis в R реконструирована голоценовая история пожаров в исследуемом районе. Выявлено 16 локальных пожарных эпизодов, их время, периодичность и интенсивность. Полученная реконструкция истории пожаров сопоставлена с динамикой растительного покрова в районе озера «S14» (на основе данных пыльцевого анализа из отложений этого озера) и с климатическими периодами голоцена. Это позволило выделить три периода с максимальной пирогенной активностью – 11500-10400, 7500-6800 и 400-250 кал. л. н., а также рассмотреть условия, способствующие интенсификации пожаров голоцена. Для определения степени воздействия пожаров на смену растительного покрова и связей между ними проведен корреляционный анализ методом Пирсона в программе PAST. Анализ осуществлен на основе сравнения микро- и макрочастиц угля с содержанием пыльцы преобладающих растительных таксонов в донных отложениях озера «S14». Согласно результатам корреляционного анализа, пожары оказывали воздействие на динамику растительности в течение всего голоцена. Выявлена положительная корреляция частиц микро- и макроугольков друг с другом, что подтверждает наличие пожаров на локальном и региональном уровнях и их взаимосвязь. Определено, что микро- и макроугольки синхронно имеют отрицательную корреляционную связь с березой, кедром, сосной обыкновенной и пихтой сибирской и положительную – со злаками и елью сибирской. Положительная корреляция со злаками и отрицательная с древесной пыльцой отражает влияние пожаров на растительный покров, а именно на угнетение древесных видов и разрастание трав (злаков) в первые этапы постпирогенных сукцессий. Положительная корреляция с елью, скорее всего, связана с большей горимостью ландшафтов в начале голоцена, когда в ландшафте доминировали лиственнично-еловые леса, а климат был сухим. Это подтверждает прямое влияние пожаров на формирование растительных ландшафтов в исследуемом регионе.

Об авторах

Maria A. Pupysheva

Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН

Email: 455207@mail.ru

младший научный сотрудник

Россия, Томск

Tatyana A. Blyakharchuk

Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН; Национальный исследовательский Томский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: blyakharchuk@mail.ru

доктор биологических наук

Россия, Томск; Томск

Список литературы

  1. Amon L., Blaus A., Alliksaar T., Heinsalu A., Lapshina E., Liiv M., Reitalu T., Vassiljev J., Veski S. 2020. Postglacial flooding and vegetation history on the Ob river terrace, central Western Siberia based on the paleoecological record from lake Svetlenkoye. The Holocene, 30(5): 618–631.
  2. Arkhipov S.A., Volkova V.S. 1994. Geological history, landscapes and climates of Pleistocene Western Siberia. Novosibirsk: NRC OIGGM SB RAS, 105 pp. (in Russian). [Архипов С.А., Волкова В.С. 1994 Геологическая история, ландшафты и климаты плейстоцена Западной Сибири. Новосибирск: НИЦ ОИГГМ СО РАН, 105 С.].
  3. Blaauw M., Christen J.A. 2011. Flexible paleoclimate age-depth models using an 601 autoregressive gamma process. Bayesian Analysis 6: 457–474.
  4. Blyakharchuk T.A., Degtyareva M.A., Maarten V.H. 2021. Holocene dynamics of local fires according to macrocharcoal analysis of bottom sediments of a swamp lake in the vicinity of the scientific station Mukhrino, Khanty-Mansiysk district. West Siberian peatlands and the carbon cycle: past and present: Proceedings of the Sixth International Field Symposium. Tomsk. Publisher: Tomsk University Publishing House: 161-163. (in Russian). [Бляхарчук Т.А., Дегтярева М.А., Маартен В.Х. 2021. Голоценовая динамика лесных пожаров по данным макроуголькового анализа донных отложений болотного озера в окрестностях научной станции «Мухрино», Ханты-Мансийский автономный округ. Западно-Сибирские торфяники и цикл углерода: прошлое и настоящее: Материалы Шестого Международного полевого симпозиума. Томск: Издательство Томского университета: С. 161-163.].
  5. Furyaev V.V. 1996. The role of fires in the process of forest formation. Novosibirsk: Science. Siberian Publishing Company RAS, 253 pp. (in Russian). [Фуряев В.В. Роль пожаров в процессе лесообразования. Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 253 с.].
  6. Hammer, Ø., Harper, D.A.T., Ryan, P.D. 2001. Past - palaeontological statistics. URL: http://www.uv.es/~pardomv/pe/2001 (Last accessed 03.04.2024).
  7. Higuera P.2009. CharAnalysis 0.9: Diagnostic and analytical tools for sediment-charcoal analysis. Bozeman: MT, Montana State University, 27 pp.
  8. Kelly R.F., Higuera P.E., Barrett C.M., Sheng F.A. 2011. Signal-to-noise index to quantify the potential for peak detection in sediment – charcoal records. Quaternary Research, 75(1): 11–17.
  9. Kharyutkina E., Moraru E., Pustovalov K., Loginov S. 2024. Lightning-Ignited Wildfires and Associated Meteorological Conditions in Western Siberia for 2016–2021. Atmosphere, 15(1): 106.
  10. Loiko V.S., Kuzmina D.M., Dudko A.A., Konstantinov A.O., Vasilyeva Yu. A., Kurasova A.O., Lim A.G., Kulizhsky S.P. 2022. Charcoals of albic podzols of the middle taiga of Western Siberia as indicator of ecosystem history. Eurasian Soil Science, 2: 176–192. (in Russian). [Лойко В.С., Кузьмина Д.М., Дудко А.А., Константинов А.О., Васильева Ю.А., Курасова А.О., Лим А.Г., Кулижский С.П. 2022. Древесные угли в подзолах средней тайги Западной Сибири как индикатор истории геосистем. Почвоведение. №2. С. 176–192.]
  11. Marlon J.R. 2020. What the past can say about the present and future of fire. Quaternary Research, (96): 66-87.
  12. Mooney S.D., Tinner W. 2011. The analysis of charcoal in peat and organic sediments. Mires and Peat, 7(9): 1-18.
  13. Pitkänen A., Turunen J., Tahvanainen T., Tolonen K. 2002. Holocene vegetation history from the Salym-Yugan mire area, West Siberia. The Holocene, 12(3): 353–362.
  14. Lamentowicz M., Słowiński M., Marcisz K., Zielińska M., Kaliszan K., Lapshina E., Gilbert D., Buttler A., Fiałkiewicz-Kozieł B., Jassey V.E.J. 2015. Hydrological dynamics and fire history of the last 1300 years in western Siberia reconstructed from a high-resolution, ombrotrophic peat archive. Quaternary Research, 84(3): 312–325.
  15. Ponomarev E.I., Kharuk V.I., Ranson K.J. 2016. Wildfires dynamics in Siberian larch forests. Forests, 7(6): 125.
  16. Pupysheva M.A., Blyakharchuk T.A. 2024. Reconstruction of the holocene paleo-fire history in the Middle Taiga subzone of Western Siberia according to the macro-charcoal analysis of lake sediments. Geosfernyye issledovaniya, 1: 135-151. (in Russian). [Пупышева М.А., Бляхарчук Т.А. 2024. Реконструкция голоценовой истории палеопожаров в среднетаежной подзоне Западной Сибири по данным макроуголькового анализа озерных отложений. Геосферные исследования. №1. С. 135-151.].
  17. R Core Team R: a language and environment for statistical computing. R foundation for statistical computing. 2020. Vienna. URL: www.r-project.org/index.html (Last accessed: 20.03.2024)
  18. Turunen J., Tahvanainen T., Tolonen K., Pitkänen A. 2001. Carbon accumulation in West Siberian mires, Russia Sphagnum peatland distribution in North America and Eurasia during the past 21,000 years. Global biogeochemical cycles, 15(2): 285–296.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Расположение участков исследования палеопожаров в среднетаежной подзоне Западной Сибири. 1 – озеро S14 [Pupysheva, Blyakharchuk, 2024], 2 – болото Мухрино [Lamentowicz et al., 2015], 3 – озеро Светленькое [Amon et al., 2020], 4 – Салым-Юганское болото [Turunen et al., 2001; Pitkänen et al., 2002], 5 – подзол в бассейне р. Большой Юган [Loiko et al., 2022].

Скачать (67KB)
3. Рис. 2. Глубинно-возрастная модель донных отложений озера «S14» [Pupysheva, Blyakharchuk, 2024].

Скачать (57KB)
4. Рис. 3. Сопоставление данных реконструкции долговременной динамики пожаров озера «S14» с динамикой растительного покрова и периодами голоцена.

Скачать (124KB)
5. Рис. 4.  Концентрация частиц микро-  и макроугольков в сравнении с процентным содержанием пыльцы преобладающих таксонов для озера «S14». Красными крестиками отмечены локальные пожары.

Скачать (93KB)

© Pupysheva M.A., Blyakharchuk T.A., 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».