Влияние пожаров на динамику лесных экосистем Центральной Эвенкии в последние 3500 лет

В статье представлены результаты реконструкций растительности и частоты пожаров за последние 3,5 тыс. лет в среднем течении р. Нижней Тунгуски (Центральная Эвенкия) на основе комплексного исследования разреза заболоченного лиственничника на территории Эвенкийского стационара Института леса имени В.Н. Сукачева СО РАН. Получены новые палеоботанические данные и результаты анализа концентрации макрочастиц угля в отложениях, выполнено детальное радиоуглеродное датирование разреза.
На примере изученной локальной экосистемы показано, что пожары - важный фактор эволюции лесных геосистем криолитозоны Средней Сибири, и в позднем голоцене они способствовали развитию процесса заболачивания. Выделено пять этапов изменения периодичности пожаров. В течение первого этапа (3600-2700 кал. л. н.) межпожарный интервал составлял 150 лет и затем увеличился на протяжении следующего этапа с 2700-1500 кал. л. н. до 300 лет. В интервале 1500-700 кал. л. н., включающем потепление климата средневекового климатического оптимума, межпожарный интервал сократился до 115 лет. Резкое и глубокое похолодание Малого ледникового периода 700-200 кал. л. н. привело к сокращению числа пожаров, межпожарный интервал составил 275 лет. Полученные данные показали, что за рассмотренный период (3,5 тыс. лет) максимальных значений частота лесных пожаров на изучаемой территории достигла в последние 200 лет. Межпожарный интервал составляет около 80 лет, что близко к его среднему значению, восстановленному по дендрохронологическим данным в районе исследований за тот же период. Согласно проведенным реконструкциям, частота пожаров была выше в теплые интервалы позднего голоцена и понижалась в холодные этапы. Сделано предположение, что в условиях более короткого и, возможно, более холодного лета в периоды похолоданий в результате снижения испарения происходило увеличение грунтовой влажности во многих местообитаниях, что неблагоприятно для возникновения и распространения лесных пожаров.

1. Ареалы деревьев и кустарников СССР / под ред. С.Я. Соколова, О.А. Связевой, В.А. Кубли. Т. 1. Л.: Наука, 1977. 164 с.

2. Валендик Э.Н., Кисиляхов Е.К., Рыжкова В.А., Пономарев Е.И., Данилова И.В. Ландшафтные пожары тайги Центральной Сибири // Известия РАН. Серия географическая. 2014. № 3. С. 73-86.

3. Воронин В.И., Хантемиров Р.М., Наурзбаев М.М. Сверхдлинные сибирские древесно-кольцевые хронологии - надежные архивы для палеоклиматических реконструкций // Развитие жизни в процессе абиотических изменений на Земле. 2014. № 3. С. 409-415.

4. Карпенко Л.В. Растительный покров и оценка видового разнообразия заболоченных лиственничников и болот Центральной Эвенкии // Хвойные бореальной зоны. 2013. № 5-6. С. 22-28.

5. Кривобоков Л.В., Зверев А.А. Классификация растительности и особенности ценофлоры лиственничных лесов криолитозоны Средней Сибири (бассейн р. Нижняя Тунгуска) // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии. 2015. № 14. С. 99-104.

6. Непомилуева Н.И., Дурягина Д.А. К истории лиственничников среднего Тимана в голоцене (Коми АССР) // Ботанический журнал. 1990. Т. 75. № 3. С. 326-335.

7. Прокушкин С.Г., Бугаенко Т.Н., Прокушкин А.С., Шкикунов В.Г. Сукцессионная трансформация растительного и почвенного покрова на солифлюкционных площадях в криолитозоне Центральной Эвенкии // Известия РАН. Серия биологическая. 2010. № 1. С. 95-104.

8. Прокушкин А.С., Кнорре А.А., Кирдянов А.В., Шульце Е.-Д. Продуктивность мхов и накопление органического вещества в подстилке лиственничника сфагнового в криолитозоне // Экология. 2006. № 4. С. 252-260.

9. Прокушкин А.С., Токарева И.В., Прокушкин С.Г., Абаимов А.П., Гуггенбергер Г. Потоки растворенного органического вещества в лиственничниках криолитозоны Средней Сибири // Экология. 2008. № 3. С. 163-172.

10. Санников С.Н., Санникова Н.С. Эволюционные аспекты пироэкологии светлохвойных видов // Лесоведение. 2009. № 3. С. 3-10.

11. Сидорова О.В., Наурзбаев М.М., Ваганов Е.А. Динамика климата позднего голоцена Северной Евразии по данным ледниковых кернов Гренландии и длительных древесно-кольцевых хронологий // Известия РАН. Серия географическая. 2007. № 1. С. 95-106.

12. Тюремнов С.Н. Атлас растительных остатков, встречаемых в торфе. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1959. 90 с.

13. Флора Красноярского края / под ред. А.В. Положий. Вып. 1. Томск: Изд-во Томского ун-та, 1983. 83 с.

14. Хантемиров Р.М., Горланова Л.А., Сурков А.Ю., Шия-тов С.Г. Экстремальные климатические события на Ямале за последние 4100 лет по дендрохронологическим данным // Известия РАН. Серия географическая. 2011. № 2. С. 89-102.

15. Харук В.И., Двинская М.Л., Рэнсон К.Дж. Пространственно-временная динамика пожаров в лиственничных лесах северной тайги Средней Сибири // Экология. 2005. № 5. С. 334-343.

16. Blaauw M. Methods and code for “classical” age-modelling of radiocarbon sequences, Quaternary Geochronology, 2010, vol. 5, p. 512-518.

17. Bobrovsky M.V., Kupriyanov D.A., Khanina L.G. Anthracological and morphological analysis of soils for the reconstruction of the forest ecosystem history (Meshchera lowlands, Russia), Quaternary International, 2019, vol. 516, p. 70-82.

18. Chen F.H., Chen J.H., Holmes J.A., Boomer I., Austin P., Gates J.B., Wang N.L., Brooks S.J., Zhang J.W. Moisture changes over the last millennium in the arid central Asia: a review, synthesis and comparison with monsoon region, Quaternary Science Reviews, 2010, vol. 29, p. 1055-1068.

19. Christiansen B., Ljungqvist F.C. Challenges and perspectives for large-scale temperature reconstructions of the past two millennia, Reviews of Geophysics, 2017, vol. 55, no. 1, p. 40-96.

20. Clear J.L., Molinari C., Bradshaw R.H.W. Holocene fire in Fennoscandia and Denmark, International Journal of Wildland Fire, 2014, vol. 23, no. 6, p. 781-789.

21. Conedera M., Tinner W., Neff C., Meurer M., Dickens A.F., Krebs P. Reconstructing past fire regimes: Methods, applications, and relevance to fire management and conservation, Quaternary Science Reviews, 2009, vol. 28, no. 5-6, p. 555-576.

22. Feurdean A., Galka M., Florescu G., Diaconu A.-C., Tan[Au I., Kirpotin S., Hutchinson S.M. 2000 years of variability in hydroclimate and carbon accumulation in western Siberia and the relationship with large-scale atmospheric circulation: A multi-proxy peat record, Quaternary Science Reviews, 2019, vol. 226, p. 105948, DOI: 10.1016/j.quascirev.2019.105948.

23. Feurdean A., Vanniere B., Finsinger W., Warren D., Connor S.C., Forrest M., Liakka J., Panait A., et al. Fire hazard modulation by long-term dynamics in land cover and dominant forest type in eastern and central Europe, Biogeosciences, 2020, vol. 17, p. 1213-1230, DOI:10.5194/bg-17-1213-2020.

24. Hantemirov R.M., Shiyatov S.G. A continuous multimillennial ring-width chronology in Yamal, northwestern Siberia, The Holocene, 2002, vol. 12, no. 6, p. 717-726.

25. Higuera P.E., Peters M.E., Brubaker L.B., Gavin D.G. Understanding the origin and analysis of sediment-charcoal records with a simulation model, Quaternary Science Reviews, 2007, vol. 26, no. 13-14, p. 1790-1809.

26. Johnsen S., Clausen H., Dansgaard W., Fuhrer K., Gundestrup N., Hammer C., Iversen P., Jouzel J., Stauffer B., Steffensen J. Irregular glacial interstadials recorded in a new Greenland ice core, Nature, 1992, vol. 359, p. 311-313.

27. Kasin I., Blanck Y., Storaunet K.O., Rolstad J., Ohlson M. The charcoal record in peat and mineral soil across a boreal landscape and possible linkages to climate change and recent fire history, The Holocene, 2013, vol. 23, no. 7, p. 1052-1065.

28. Kharuk V.I., Ranson K.J., Dvinskaya M.L., Im S.T. Wildfires in northern Siberian larch dominated communities, Environmental Research Letters, 2011, vol. 6, p. 045208, DOI: 10.1088/1748-9326/6/4/045208.

29. Kirdyanov A.V., Saurer M., Siegwolf R., Knorre A.A., Prokushkin A.S., Churakova (Sidorova) O.V., Fonti M.V., Buntgen U. Long-term ecological consequences of forest fires in the continuous permafrost zone of Siberia, Environmental Research Letters, 2020, vol. 15, p. 034061, DOI: 10.1088/1748-9326/ab7469.

30. Knorre A.A., Kirdyanov A.V., Prokushkin A.S., Krusic P.J., Buntgen U. Tree ring-based reconstruction of the longterm influence of wildfires on permafrost active layer dynamics in Central Siberia, Science of the Total Environment, 2019, vol. 652, p. 314-319, DOI: 10.1016/j.sci-totenv.2018.10.124.

31. Molinari C., Lehsten V., Bradshaw R.H.W., Power M.J., Har-mand P., Arneth A., Kaplan J.O., Vanniere B., Sykes M.T. Exploring potential drivers of European biomass burning over the Holocene: a data-model analysis, Global Ecology and Biogeography, 2013, vol. 22, p. 1248-1260.

32. Mooney S., Tinner W. The analysis of charcoal in peat and organic sediments, Mires and Peat, 2011, vol. 7, p. 1-18.

33. Moore P.D., Webb J.A., Collinson M.E. Pollen Analysis, Blackwell, Oxford, 1991, 216 p.

34. Novenko E., Tsyganov A., Volkova E., Kupriyanov D., Mironenko I., Babeshko K., Utkina A., Popov V., Mazei Yu. Mid- and Late Holocene vegetation dynamics and fire history in the boreal forest of European Russia: A case study from Meshchera Lowlands, Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2016, vol. 459, p. 570-584.

35. PAGES 2k Consortium. Continental-scale temperature variability during the past two millennia, Nature Geoscience, 2013, vol. 6, p. 339-346.

36. Pitanen A., Tolonen K., Jungner H. A basin-based approach to the long-term history of forest fires as determined from peat strata, The Holocene, 2001, vol. 11, no. 5, p. 599-605.

37. Power M.J., Marlon J., Ortiz N. et al. Changes in fire regimes since the last glacial maximum: An assessment based on a global synthesis and analysis of charcoal data, Climate Dynamics, 2008, vol. 30, no. 7-8, p. 887-907, DOI: 10.1007/s00382-007-0334-x.

38. Shumilovskikh L.S., Schlutz F., Achterberg I., Bauerochse A., Leuschner H.H. Nonpollen palynomorphs from midHolocene peat of the raised bog Borsteler Moor (Lower Saxony, Germany), Studia Quaternaria, 2015, vol. 32(1), p. 5-18, DOI: 10.1515/squa-2015-0001.

39. Sofronov M.A., Volokitina A.V. Wildfire ecology in continuous permafrost zone, Permafrost Ecosystems: Siberian Larch Forests, Ecological Studies, Osawa A., Zyryanova O.A., Matsuura Y., Kajimoto T., Wein R.W. (eds.), 2010, vol. 209, p. 59-82.

40. Geel van B. A palaeoecological study of Holocene peat bog sections in Germany and the Netherlands, based on the analysis of pollen, spores and macro- and microscopic remains of fungi, algae cormophytes and animals, Review of Palaeobotany and Palynology, 1978, vol. 25, p. 1-120.

41. Whitlock C., Higuera P.E., McWethy D.B., Briles C.E. Paleoecological Perspectives on Fire Ecology: Revisiting the Fire-Regime Concept, The Open Ecology Journal, 2010, vol. 3, p. 6-23.

42. Climate Explorer, URL: http://climexp.knmi.nl/data/t24507.dat (access date 12.10.2020).