Ученые Института географии РАН уверены, что почвы карстовых ландшафтов являются уникальными носителями информации о лесных пожарах прошлого. Результаты соответствующих исследований были опубликованы (https://www.mdpi.com/1999-4907/11/12/1268) в высокорейтинговом иностранном журнале «Forest». Экспедиционные работы проводились в Архангельской области, на междуречье рек Кулой и Пинега, где в замкнутых карстовых воронках были обнаружены глубокие почвенные архивы, содержащие информацию о пожарах за последние 10.000 лет.
Летопись лесных пожаров прошлых тысячелетий хорошо сохраняется в
осадочных отложениях и почвах, причем в последних пирогенный
углерод составляет 2.5-5% от суммарного пула органического
углерода, а в отдельных случаях его содержание может достигать
30%. Несмотря на обилие углистого материала, изучению почвенной
летописи палеопожаров посвящено гораздо меньше исследований по
сравнению с озерной или торфяной. Причины объективны: почвенные
архивы могут оказаться нарушенными (биотурбациями,
криотурбациями, миграцией суспензий и пр.). При этом у почвы есть
важное преимущество – она является ближайшим к пирогенному
событию твердофазным носителем памяти в экосистеме, поэтому при
благоприятных условиях способна наиболее полно записывать
параметры локальных пожаров.
«Зачастую архивы лесных пожаров приурочены к геоморфологическим
ловушкам и формируются при неоднократной активизации
послепожарных эрозионно-аккумулятивных процессов, – говорит
главный автор исследования, почвовед Института географии РАН
Никита Мергелов. – Карстовые ландшафты различного генезиса
способны предоставить уникальную по регулярности матрицу таких
ловушек для регистрации пирогенных и эрозионно-аккумулятивных
событий прошлого. Кроме того, в карстовом ландшафте положительные
и отрицательные формы рельефа часто чередуются на небольшом
расстоянии, а приуроченные к ним пирогенно-почвенные архивы
комплементарны друг другу. Это позволяет более полно описывать
локальные пирогенные события, например, сразу в системе
дно–склон·верхний борт воронки, избегая искажений в оценке
содержания углистых частиц, контролируемых геоморфологическим
фактором».
На ключевых участках междуречья рек Кулой и Пинега (Архангельская
область) в замкнутых карстовых воронках учеными были обнаружены
глубокие почвенные архивы, содержащие информацию о пожарах за
последние 10.000 лет. Они представлены сериями погребенных почв,
преимущественно подзолов, разделенных пирогенными горизонтами
разной мощности с высоким содержанием углистого материала.
«Калиброванный радиоуглеродный возраст углей из самых нижних
горизонтов составил 10260±35 – 9780±75 cal BP, а из поверхностных
120±75 – 80±65 cal BP, что согласуется с историческими и
дендрохронологическими данными о локальных пожарах 20-го
столетия, – говорит Никита Мергелов. – Почвообразование в
межпирогенные стадии сохраняло единое направление на протяжении
как минимум 10000 лет – профили подзолов регулярно
воспроизводились. Данные по таксономическому составу углей
(преобладание Pinus sp.) и составу стабильных изотопов углерода в
почвенном материале подтвердили относительную стабильность
растительных сообществ в хорошо дренированных карстовых
ландшафтах на протяжении практически всего голоцена».
Средний интервал между пожарами за весь период, охватываемый
архивами, составил 283 ± 269 лет. В последние 1000 лет интервал
сократился до 117 ± 114 лет, тогда как в предыдущие 9200 лет он
составлял 330 ± 283 лет. Сочетание хорошего дренажа и наличия
пирофитных пород деревьев объясняет выявленную цикличность
пожаров практически на протяжении всего голоцена, однако
обнаруженная тенденция к сокращению длительности межпожарных
интервалов в последнее тысячелетие связана с активизацией
антропогенных причин. «Сейчас в регионе возникают как
антропогенные, так и природные лесные пожары, преимущественно в
результате сухих гроз», – поясняет Никита Мергелов.
Принцип «изучая прошлое, мы лучше понимаем будущее» мотивирует
многие палеогеографические исследования, в том числе по динамике
лесных пожаров. Все мы наблюдаем, какие огромные площади ежегодно
охватывают лесные пожары и насколько разрушительные последствия
для человека и естественных экосистем они несут. «Мы
предполагаем, что масштабные природные пожары распространены в
наземных экосистемах уже более 400 миллионов лет и связаны с
развитием сосудистых растений, – говорит Никита Мергелов. – Леса,
появившиеся на рубеже девона и карбона, увеличили первичную
продукцию на планете, количество горючего материала и стали
выбрасывать в атмосферу больше кислорода, что усилило
интенсивность горения. До появления человека режимы пожаров
контролировались климатическими условиями и эволюцией экосистем.
Со временем пожары сами стали важнейшим фактором, определяющим
облик экосистем, глобальные биогеохимические циклы и климат. А с
определенного этапа человек и пожары неразрывно связаны и
существенно влияют друг на друга, – продолжает ученый. – Важно
правильно оценить связи пожарных явлений с естественными
климатическими и/или антропогенными причинами. Затем
формализовать их и внести данные в модели, чтобы корректнее
прогнозировать частоту и масштабы пожаров в естественных и
антропогенно-преобразованных экосистемах. В нашем исследовании
затронут очень узкий круг вопросов, среди которых главный – как и
насколько полно почвы карстовых ландшафтов записывают информацию
о лесных пожарах последних 10 тысяч лет».
Значительная часть результатов получена в рамках диссертационного
исследования аспиранта отдела географии и эволюции почв Института
географии РАН Дмитрия Петрова. Оценка пирогенных архивов
карстовых ландшафтов продолжается, ее дополняют
дендрохронологические исследования (Владимир Мацковский, отдел
гляциологии Института географии РАН) и комплексный
морфологический и морфометрический анализ рельефа (Владимир
Беляев, географический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова).
Руководитель коллектива – Никита Мергелов. Исследования
поддержаны проектами РФФИ №19-29-05238 и №18-05-60279.
Радиоуглеродные AMS даты получены в лаборатории радиоуглеродного
датирования и электронной микроскопии Института географии
РАН.
Mergelov N., Petrov D., Zazovskaya E., Dolgikh A., Golyeva A.,
Matskovsky V., Bichurin R., Turchinskaya S., Belyaev V.,
Goryachkin S. Soils in Karst Sinkholes Record the Holocene
History of Local Forest Fires at the North of European Russia.
Forests 2020, 11, 1268. https://doi.org/10.3390/f11121268
Фото – Никита Мергелов, Андрей Долгих, Институт географии
РАН
Информация предоставлена пресс-службой Института географии РАН
