Реакция лесных и болотных экосистем криолитозоны Средней Сибири на климатические изменения в голоцене: ретроспективный анализ, современное состояние и прогноз (РНФ)НИР

Response of forest and peatland ecosystems in the cryolithozone of Central Siberia to the Holocene climate changes: retrospective analysis, modern stat and prognosis

Источник финансирования НИР

грант РНФ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 28 мая 2020 г.-31 декабря 2020 г. Реакция лесных и болотных экосистем криолитозоны Средней Сибири на климатические изменения в голоцене: ретроспективный анализ, современное состояние и прогноз
Результаты этапа: Основная стратегия исследований в рамках проекта заключается в изучении изменений растительности, климата и пожарных режимов с высоким временным разрешением на пяти ключевых участках в криолитозоне Центральной Сибири. В 2020 году была проведена экспедиция в районе г. Игарка (Туруханский район, Красноярский край), выполнен большой объем лабораторных анализов и проведена обработка и интерпретация полученных данных, проведен анализ состава и соотношения основных компонентов большого массива субфоссильных спорово-пыльцевых спектров и сообществ раковинных амеб изучаемой территории, получены новые данные о ландшафтно-климатических изменениях для ключевых участков «Плато Путорана» и «Тура»; выполнена реконструкция периодичности пожаров на этих ключевых участках в позднем голоцене, а также выполнен анализ динамики пожаров по космическим снимкам среднего пространственного разрешения для ключевого участка «Ванавара». Анализ состава и соотношения основных компонентов субфоссильных спорово-пыльцевых спектров, основанный на 63 характеристиках поверхностных проб в различных типах растительных сообществах в пределах модельных территорий «Плато Путорана», «Тура» и «Игарка», позволил выявить региональные особенности палиноспектров лиственничных лесов, определить характерные виды таежных лесов, болотных и луговых местообитаний, индикаторы нарушенных грунтов и гарей. Полученные данные показали, что несмотря на преобладание лиственничных лесов в растительном покрове района исследования, основными компонентами спектров являются – Betula sect. Albae и Duschekia fruticosa, что объясняется различиями в пыльцевой продуктивности, особенностями распространения и фоссилизации представителей родов Alnus/Duschekia, Betula и Larix. Доля пыльцы Larix занижена по отношению к ее участию в растительности и составляет от 0.6 до 13.5%. В анализе современных сообществ раковинных амеб использованы данные по 165 ообществам раковинных амеб, населяющих моховые биотопы болотных экосистем. Сообщества преимущественно сформированы эврибионтными и бриифильными (в основном сфагнобионтными) видами с преобладанием ксерофильных видов. Статистический анализ показал, что поверхностная влажность, измеренная как уровень залегания болотных вод, объясняет от 4 – 7 % вариации в видовой структуре сообществ раковинных амеб. В 2020 г был выполнен комплексный анализ двух разрезов позднеголоценовых отложений и получены реконструкции ландшафтно-климатических изменений и истории пожарных режимов для ключевых участков «Плато Путорана» и «Тура». Сопоставление палеогеографических реконструкций по двум ключевым участкам для криолитозоны Среднесибирского плоскогорья показали, что на этапах потепления климата: конец суббореального периода голоцена (3600-2700 кал. л.н.) и Средневековый климатический оптимум (1270-980 кал. л.н.) облесенность территории возрастала, увеличивалось участие бореальных элементов во флоре, а также возрастала частота лесных пожаров. В периоды похолодания и увлажнения климата - начало неогляциала (около 2700 кал. л.н.) и Малого ледникового периода усиливалась роль представителей тундровых сообществ и значительно снижалась пожарная активность. Заключительные выделенные стадии ландшафтно-климатических изменений (последние ~50 лет для западной части плато Путорана и ~250 лет для центральной части Среднесибирского плоскогорья в районе среднего течения р. Нижняя Тунгуска) характеризуются активным болотообразованием и резким увеличением скоростей аккумуляции частиц угля. Эти изменения, вероятно, отражают современные процессы динамики климата и усиления антропогенной нагрузки в переделах ключевых участков, что согласуется с историей освоения Среднесибирского плоскогорья. Согласно выполненной реконструкции пожарных режимов для центральной части Среднесибирского плоскогорья за период 3500 лет максимальных значений частота лесных пожаров на изучаемой территории достигла в последние 250 лет. Межпожарный интервал, реконструированный на основе анализа макроскопических частиц угля в отложениях составляет около 80 лет и близок к среднему межпожарному интервалу, восстановленному по дендрохронологическим данным в районе исследований за тот же период (согласно имеющимся для этого района публикациям). В 2020 году проведена оценка недавних изменений лесных экосистем ключевого участка «Ванавара», в том числе анализ динамики пожаров, с использованием космических снимков среднего пространственного разрешения. В качестве основы для дешифрирования были выбраны четыре временных среза, соответствующие безоблачным мозаикам снимков Landsat-5 и Landsat-8: 1994-07-04, 2000-07-04, 2013-07-24 и 2020-07-02. Для этих временных срезов были отдешифрированы контуры гарей: выбранные хроносрезы позволили выделить все гари за период 1991 – 2020 г., что позволило восстановить полную картину истории пожаров на ключевом участке за указанный период.
2 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Реакция лесных и болотных экосистем криолитозоны Средней Сибири на климатические изменения в голоцене: ретроспективный анализ, современное состояние и прогноз
Результаты этапа: В 2021 году были проведены 3 этапа полевых работ в районах пос. Туруханск и г. Игарка (Туруханский район, Красноярский край) и в районе п. Тура (Эвенкийский район Красноярского края). За отчетный период выполнен большой объем лабораторных анализов и проведена обработка и интерпретация полученных данных. Для пяти торфяных залежей, глубиной 150-250 см, выполнены анализ потерь при прокаливании, степени гумификации торфа, ботанического состава торфа (около 200 проб на каждый вид анализа), спорово-пыльцевой и ризоподный анализы (около 150 проб), анализ концентрации макрочастиц угля (350 проб); выполнено определение элементного и изотопного состава образцов (около 200 проб). В 2021 г проведены исследования изотопного состава воды миграционно-сегрегационных льдов торфяных бугров пучения (пальза) в экотоне лесотундры Средней Сибири. В 2021 г выполнена реконструкция изменений растительности, климата и условий окружающей среды в среднем и позднем голоцене (6.2 тыс. кал. л.н. – настоящее время) на ключевом участке «Игарка» по данным изучения крупнобугристого болота. Проведенная реконструкция – это первое комплексное исследование в регионе, выполненное с высоким временным разрешением. Полученные данные показали,что динамика растительного покрова, болотообразовательный процесс и периодичность лесных пожаров в районе исследований чутко реагируют на изменения теплообеспеченности и увлажнения климата и развитие криогенеза. Выявлены следующие этапы развития природной среды: 6.2-5.4, 5.4-4.5, 4.5-2.8, 2.8 тысяч календарных лет назад -настоящее время. Полученные данные позаолили провести анализ и выявить ряд взаимосвязанных аллогенных и аутогенных факторов, влияющих на изменения содержания макроэлементов и состава стабильных изотопов органического вещества торфа. Результаты реконструкции пожарных режимов в Средней Сибири на основе анализа концентраций макроскопических частиц угля в 5 разрезах (болота Игарка, Тура, Герви и озера Глухое и Безымянное на плато Путорана) показали очень схожую временную динамику пожарных режимов, подобные тренды изменения скоростей аккумуляции угольных частиц и близкие значения средней продолжительности межпожарного интервала (МПИ) за 3000 лет: 182±96 (оз. Глухое), 180±21 (Тура) и 189±120 лет (Герви). По данным изучения озера Безымянного и болота Игарка МПИ гораздо продолжительнее и составил 344±127 и 386±70 лет соответственно. Анализ аккумуляции угля в торфе и озерных отложениях показал, что пожары в современную эпоху стали более масштабными и интенсивными по сравнению с различными временными интервалами позднего голоцена, включающими как периоды потеплений, так и похолоданий. Исследования динамики пожаров с использованием космических снимков среднего пространственного разрешения для четырех ключевых участков («Игарка», «Туруханск», «Тура» и «Ванавара» общей площадью 22500 км2), расположенных вдоль меридионального трансекта от границы северной тайги и лесотундры до средней тайги в Средней Сибири показал, что общая территория, затронутая лесными пожарами в период с 1986 по 2020 год составляла 4605 км2 (21% от общей площади). Анализ постпирогенного восстановления растительности для большинства гарей показал положительную динамику индекса NDVI после пожара для всех исследуемых регионов. Установлено, что период в 25 лет – время постпирогенного восстановления лесных сообществ.
3 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Реакция лесных и болотных экосистем криолитозоны Средней Сибири на климатические изменения в голоцене: ретроспективный анализ, современное состояние и прогноз
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".