|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Влияние пожаров на динамику лесных экосистем Восточно-Европейской равнины в голоцене в условиях меняющегося климата и антропогенной нагрузки (РФФИ)НИР
Influences of fire on the Holocene dynamics of forest ecosystems in the East European Plain by climate change and human impact
- Руководитель НИР: Новенко Е.Ю.
- Участники НИР: Мазей Н.Г., Мироненко И.В., Нагорная Е.Г., Низовцев В.А., Харитонова Т.И.
- Подразделение: Лаборатория ландшафтно-экологического моделирования
- Срок исполнения: 1 января 2020 г. - 31 декабря 2022 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 20-05-00234
- Номер ЦИТИС: АААА-А20-120012190122-7
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Изменения природной среды, общества и проблемы природопользования
- Приоритеты и перспективы НТР Российской Федерации согласно Стратегии НТР РФ: противодействие техногенным угрозам, терроризму и киберугрозам
- ПН России: Рациональное природопользование
-
Рубрики ГРНТИ:
- 39.19.29 Палеогеография
- 39.19.31 Ландшафтоведение
- Классификатор OECD: Науки о Земле и смежные экологические науки
-
Ключевые слова:
реконструкции растительности и климата, лесные пожары, спорово-пыльцевой анализ, восточно-европейская равнина, голоцен, макроскопические частицы угля, торфяные болота
the holocene, the east european plain, macroscopic charcoal, pollen analysis, forest fires, vegetation and climate reconstructions, peat bog -
Описание:
Цель проекта - реконструкция периодичности лесных пожаров в голоцене на модельных территориях, расположенных в различных природных зонах Восточно-Европейской равнины, и оценка влияния пожаров на динамику лесных экосистем в условиях меняющегося климата и возрастающей антропогенной нагрузки.
-
Abstract:
The project is focused on studies of fire regimes of forest ecosystems in the East European plain, the actual issue of the modern scientific research. In a frame of this project new detailed reconstructions of vegetation changes and frequency of forest fires in the Holocene will be obtained in four model areas located in different vegetation zones (in the Arkhangelsk, Tula, Ryazan regions and the Republic of Mordovia). A large amount of factual material will be collected, including modern forestry, satellite and dendrochronological data on the dynamics of forest vegetation and the history of forest fires in model areas. Reconstruction of landscape and climatic changes and fire frequency in the Holocene will be revealed from multy-proxy studies of peat bogs. The radiocarbon dating, studies of peat stratigraphy, physical and chemical properties of peat, macrofossil and pollen analysis will be carried out. Reconstruction of the past dynamics of forest fires (at a time interval beyond the abilities of the dendrochronological method and documentary sources) will be performed based on the analysis of the macroscopic charcoal concentration in peat bogs. Charcoal particles with linear dimensions of more than 100-150 µm will be extracted from the peat cores. Paleoclimate reconstructions will be performed using “the Best Modern Analogue technique” by pollen records. The cartographic sources and published materials on archeology and economic development of model territories will be collected and summarized in order to identify the contribution of anthropogenic factors to the frequency of forest fires. The data obtained will enable us to assess the sustainability of forests in a changing climate and increasing anthropogenic pressure. The results of the planned project allow us to specify the regional specificity of natural pyrogenic dynamics of forest ecosystems. New data obtained will help us to understand the mechanism of fire frequency influence on the species composition and structure of forests. At least 5 articles for peer-reviewed journals will be prepared as a result of the project.
-
Планируемые результаты:
Результаты предлагаемого проекта внесут значительный вклад в изучение пожарных режимов лесных экосистем Восточно-Европейской равнины. В ходе его реализации будут получены новые детальные реконструкции изменений растительного покрова и периодичности лесных пожаров в голоцене на четырех модельных территориях, расположенных в различных природных зонах (в Архангельской, Тульской, Рязанской областях и республике Мордовия). Будет собран большой объем фактического материала, способствующего пониманию механизма влияния частоты пожаров на состав и структуру лесных растительных сообществ. Полученные данные создадут основу оценки устойчивости лесных экосистем в условиях меняющегося климата и возрастающей антропогенной нагрузки. Результаты, полученные в рамках проекта, будут способствовать развитию методов изучения роли пирогенного фактора в эволюции геосистем и позволят более точно оценить долговременную динамику и масштабы естественных нарушений лесов в различных ландшафтных условиях. В предлагаемом проекте будут использованы методы, позволяющие реконструировать пожарные режимы в различных временных масштабах. Дендрохронологические методы дают возможность охарактеризовать периодичность пожаров в историческое время (короткопериодную динамику), в то время как палеоэкологические методы дают возможность рассмотреть долгопериодную динамику лесных пожаров на протяжении голоцена. Это позволит изучить лесные пожары до начала действия антропогенного фактора и выявить вклад естественных и антропогенных причин их возникновения. Данные, полученные в ходе реализации проекта, будут способствовать разработке способов контроля лесных пожаров, уменьшения их последствий для Европейской территории России и созданию систем рационального лесопользования.
-
Научный задел:
Коллектив имеет многолетний опыт палеогеографических и палеоэкологических исследований, в том числе реконструкции истории лесных пожаров в различных регионах. В рамках проекта РНФ № 16-17-10045 «Взаимодействие общества и природы в лесной зоне Восточно-Европейской равнины в голоцене: динамика ландшафтов и история землепользования» были детально изучены изменения растительности, климата и пожарных режимов на территории заповедников Калужские засеки (северо-запад Среднерусской возвышенности, Калужская область) и Центрально-лесной (юг Валдайской возвышенности, Тверская область) и стационара «Белое озеро» кафедры Физической географии и ландшафтоведения географического факультета МГУ, расположенного в центральной самой пониженной части Мещерской низменности, Рязанская область (Novenko et al., 2018; 2019; Куприянов, Новенко, 2019) и на территории Сатинского учебно-научного полигона географического факультета МГУ (Бассейн р. Протвы, Калужская область). Реконструкция частоты пожаров по данным концентрации макро-частиц угля в торфе (палеоантрокологический анализ) показала, что начало хозяйственного освоения всех изучаемых территорий четко маркируется усилением пожарной активности, однако периоды усиления пожарной активности имели место и до освоения этих районов человеком, когда возникновение пожаров обусловлено естественными причинами (Дьяконов и др., 2017; Novenko et al., 2016). Проведенные исследования выявили необходимость комплексного подхода к реконструкциям пожарных режимов в прошлом и их влияния на лесные экосистемы. В ходе этих исследований была отработана методика отбора образцов для изучения угольных частиц в торфе (Куприянов, Новенко, 2019), опробованы различные методики и программы для статистической обработки данных и выбраны оптимальные.
- Добавил в систему: Новенко Елена Юрьевна
Соисполнители НИР
| МГУ им. М.В. Ломоносова | Координатор |
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. | Влияние пожаров на динамику лесных экосистем Восточно-Европейской равнины в голоцене в условиях меняющегося климата и антропогенной нагрузки |
| Результаты этапа: В 2020 году были проведены полевые исследования и бурение болот на ключевых участках в Тульской области и республике Мордовия. Были собраны дендрохронологические данные и проведен их анализ. Будут отобраны и проведена лабораторная обработка образцов болота «Мостовое», расположенного на ключевом участке в Рязанской области; проведен спорово-пыльцевой и ботанический анализ торфа, определение гумификации и зольности торфа, анализ концентрации макроскопических частиц угля в торфе. На основе полученных данных проведены ландшафтно-климатические реконструкции для голоцена изучаемой территории на локальном и региональном уровнях. В 2020 году было выполнено исследование площади территории, охваченной пожарами, и ландшафтной приуроченности крупных пожаров 2010 года на ключевых участках в Мордовии. Выявлены элементы ландшафтной структуры, выполняющие роль барьеров на пути распространения огня, а также являющиеся «проводниками» горения. Оценены геометрические особенности и линейные размеры урочищ, влияющих на снижение интенсивности пожаров. Предварительные данные дендрохронологических исследований показали, что наиболее длинный ряд пожарных событий зафиксирован у погибшего в ветровале двухсотлетнего дерева и составляет 8 эпизодов, самый ранний из которых относится к 80-90-м годам 19 века, более точные даты будут поставлены после перекрестного датирования всех образцов. К настоящему моменту обработано около 50% образцов. Исследования будут продолжены в 2021 году. Палеоэкологические реконструкции на локальном уровне, выполненные по результатам анализа зольности и гумификации торфа и данным ботанического анализа разреза болота «Мостовое» на юго-востоке Мещерской низменности показали, что развитие болотной геосистемы началось со стадии эвтрофного травяного болота. В последующие этапы периодические пожары и вброс зольных элементов создали благоприятные условия для формирования древесно-травяных и осоковых сообществ. Переход болота на атмосферное питание произошла только 50 лет назад. Возможно, что смена типа водного питания болота произошла не только в результате его саморазвития, но была также обусловлена влиянием пожаров. Согласно данным палинологического и антракологического анализов болота «Мостовое» около 9000 кал. л.н. на юго-востоке Мещерской низменности были распространены березово-сосновые и сосновые леса. Начиная с 7000 кал. л.н., когда межпожарный интервал увеличился в условиях более влажного климата, растительный покров представлял собой сочетание широколиственных, берёзово-сосновых лесов и пойменных черноольховых лесов. Изменения в составе спорово-пыльцевых спектров, такие как почти полное исчезновение пыльцы широколиственных пород и ели из спорово-пыльцевых спектров, появление пыльцы культурных злаков, сегетальных и пасквальных сорняков и рудеральных растений, а также увеличение зольности торфяных отложений, указывают на значительную трансформацию и нарушения растительного покрова около 1600 кал. л.н. Около 900 кал. л.н. человеческая активность в изучаемом районе сократилась, что привело к частичному восстановлению ландшафтов. Новый этап трансформации природной среды под воздействием антропогенного фактора начался в XVI веке. В 2020 году было проведено дешифрирование границ пожаров и оценка влияния пожаров 2010 года на геосистемы Мордовского заповедника по материалам съемки Landsat с 2009 по 2014 гг. Дешифрирование проведено с учетом различного характера гибели деревьев, в разной степени поврежденных огнем. Полученные данные показали, что общая площадь возгорания в 2010 году в границах заповедника составила 195 км2, что соответствует 71% его площади. Пожар высокой интенсивности охватил территорию в 110 км2, средней интенсивности – 32 км2, низкой интенсивности – 53 км2. Установлено, что барьерную функцию выполняют гидроморфные урочища, но их эффективность зависит не от степени влажности, а от их размеров. Речные долины и лощины останавливают слабый пожар и снижают интенсивность сильного огня при ширине 250-300 м. Речные долины шириной 700 м способны остановить пожар высокой интенсивности. | ||
| 2 | 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. | Влияние пожаров на динамику лесных экосистем Восточно-Европейской равнины в голоцене в условиях меняющегося климата и антропогенной нагрузки |
| Результаты этапа: В 2021 г. Были продолжены исследования периодичности лесных пожаров на модельных территориях, расположенных в различных природных зонах Восточно-Европейской равнины в течение трех временных срезов: современные пожары (последние 30 лет), историческое время (200-300 лет) и долгопериодная динамика пожарных режимов в голоцене. В 2020 году были проведены экспедиционные работы в Рязанской области (Клепиковский район) и в Мордовском государственном природном заповеднике им. П.Г. Смидовича (Темниковский район, республика Мордовия), выполнен большой объем лабораторных анализов, как отобранных ранее образцов на ключевом участке в республике Мордовия, так и собранных в результате полевых работ 2021 года, проведена обработка и интерпретация полученных данных. В 2021 г проведена оценка изменений лесных экосистем и динамики пожаров ключевых участков в Архангельской области за период с 1988 по 2020 гг. с использованием космическим снимкам среднего пространственного разрешения и полевых наблюдений. Полученные результаты показали, что в Архангельской области лесные пожары наибольшей интенсивности случались в 2010-2011 гг, слабой интенсивности выявлены в 1985-1987 и 2017-2018 годах. Выявлено, что в условиях гидроморфных ландшафтов заболоченные западины служат естественным барьером для распространения пожаров. Результаты комплексного исследования болот Кордон Стеклянный и Долгий Мост на ключевом участке в республике Мордовия(анализ концентрации макрочастиц угля в торфе, спорово-пыльцевой анализ, ботанический анализ торфа, определение объемного веса и зольности торфа, радиоуглеродное датирование) показали, что динамика ландшафтов бассейна Мокши в голоцене находилась под влиянием изменений пожарных режимов. Начиная с 10500 кал. л.н. периоды с частотой пожаров 100-200 лет сменялись интервалами, когда крупные лесные пожары происходили с частотой до 1500 лет. Усиления пожарной активности в позднем голоцене связано с действием антропогенного фактора (около 1000 кал. л.н.). На основе полученных данных установлено, что периодические торфяные пожары в течение голоцена привели к изменению водного режима и поступлению дополнительных минеральных веществ в болота Мордовского заповедника и повлияли на заболачивание моренно-флювиогляциальных и аллювиальных равнин. | ||
| 3 | 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. | Влияние пожаров на динамику лесных экосистем Восточно-Европейской равнины в голоцене в условиях меняющегося климата и антропогенной нагрузки |
| Результаты этапа: Основная стратегия исследований в рамках проекта заключается в детальном изучении периодичности лесных пожаров на модельных территориях, расположенных в различных природных зонах Восточно-Европейской равнины в голоцене. В 2022 году были проведены полевые работы в Мордовском государственном природном заповеднике им. П.Г. Смидовича (Темниковский район, республика Мордовия), выполнен большой объем лабораторных анализов, как отобранных ранее образцов на ключевом участке в Республике Мордовия, так и собранных ранее в результате полевых работ 2021 года, проведена обработка и интерпретация полученных данных. В 2022 г выполнена реконструкция изменений лесных экосистем и динамики пожаров на ключевом участке в Архангельской области (Устьянский район) по данным изучения торфяной залежи лесного болота. Обобщены материалы полученные за 3 года выполнения проекта. Выполнена интегральная модель истории лесных пожаров на Восточно-Европейской равнине в голоцене. Полученные результаты показали болтшое количество пожаров и поступление угля в торф в интервале 8000-6000 и 3500-2600 кал. л.н. (калиброванных лет назад), низкую пожарную активность в периоды 5500-3500, 2600-1700 и 700-250 кал. л.н. (Малый ледниковый период) и возрастание частоты пожаров между 1700 и 700 кал. л.н. Резкий рост аккумуляции угля в торфе и сокращение межпожарного интервала выявлено для последних 150 лет. В ландшафтах вторичных моренных равнин (Устьянский участок, южная тайга) и эрозионно-денадуционных возвышенных равнин (Тульский участок, хвойно-широколиственные леса) лесные пожары не оказывали существенного влияния на лесные экосстемы вплоть до исторического времени. В полесьях в результате частых пожаров и бедности субстрата сосново-березовые леса сохранялись как доминирующий тип растительности д на протяжении раннего и среднего голоцена до 7000 кал. л.н. в юго-восточной Мещере и до 5000 кал. л.н. в Мордовии. | ||
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".