Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Разработан скрипт (доступен по ссылке https://code.earthengine.google.com/?scriptPath=users%2Fdtikhonov66%2FSWSiberia%3ACentroids_of_Fires%2FLandsat_savepoygonfires_manyyears) для сервиса Google Earth Engine (удалённый сервис с облачным вычислением, который предоставляет доступ к данным дистанционного зондирования и иным пространственным данным через программируемый интерфейс), который позволяет выделить на территории ООПТ юга Западной Сибири гари лугов, возникшие в первую очередь при весенних палах травы. Разработанный инструмент основан на подборе сцен Landsat за период 2000 - 2022 гг. с атмосферной коррекцией, которые совмещаются, избавляются от облаков. На основе разности яркостей каналов в среднеинфракрасной зоне рассчитывается индекс гари NBR2, нормируемый на аналогичный индекс, полученный в предыдущий сезон. Чем выше значения полученного разностного индекса, тем больше вероятность, что данная территория выгорала. Основная масса лугов горит, в основном, из-за весеннего пала примерно в конце апреля - начале мая. В последующие месяцы следы от палов минимальны. Кроме выявления собственно палов проанализирован ход индексов NBR2 и NDVI для горевших и негоревших тестовых участков. Установлено, что после пожара летом значение индекса NBR2 ниже, чем для негоревшей территории, а NDVI наоборот – выше, что говорит о повышенной биопродуктивности лугов после палов. Результаты работ доложены на 20-й международной конференции «СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА» в ИКИ РАН, запись выступления доступна по ссылке: https://www.youtube.com/watch?v=ilRqGHQP8K0&t=4580s В июле 2021 г. на территории Базового экспериментального комплекса (БЭК) ИОА СО РАН (Томск) выполнены геоботанические исследования разногодичных участков контролируемого пирогенного воздействия возрастом 1,2,3,10 лет после пожара, а также фоновых луговых сообществ. Кроме того, заложена площадка для проведения контролируемого пожара в 2022 г., который осуществлен в апреле 2022 г. с измерением температуры пламени и поверхностного слоя почвы при помощи контактных датчиков (термопар). Температура пламени проведённого в 2022 г. травяного пала достигала 600°С. При этом поверхностный слой почвы, где находятся почки возобновления многих видов растений, за время прохождения пала может прогреваться на температуру от 15 до 350°С при длительности прогрева от 20-30 секунд до нескольких минут, что в первую очередь зависит от наличия на поверхности горючих растительных остатков, способных продолжать нагрев почвы после прохождения огненного фронта. Выявленные последствия пала с такими температурными характеристиками - рост ОПП сообщества и тенденция к снижению α-разнообразия при практически не изменившихся флористической насыщенности и β-разнообразии сообщества по сравнению с состоянием тех же площадок до пожара. В июле 2022 г. повторно выполнены геоботанические исследования всех пирогенно нарушенных и фоновых участков, а также отобраны пробы поверхностного слоя почв. При постоянстве гранулометрического состава в почвах молодых гарей относительно старых гарей и фоновых участков выше содержание обменных Ca, Li, Mg и Sr, а также водорастворимого Mg2+ и щелочности от карбонатов, что может быть связано с их относительно замедленным высвобождением из золы при относительно высокой удерживающей способности почв, не позволяющей элементам вымыться в нижележащие слои. Согласно полученным двухгодичным данным, можно заключить, что в условиях Томской области луговые палы в основном не оказывают значительного влияния на растительный покров. Практически не изменяются общие запасы надземной фитомассы, β-разнообразие сообществ, число видов на 1 м². В то же время обращают на себя внимание рост ОПП сообщества, покрытия и фитомассы бобовых (в первую очередь Trifolium и Vicia), а также резкое снижение запасов мортмассы в первый сезон после пожара, снижение α-разнообразия сообществ на второй сезон после пожара. Методом непрямой ординации геоботанических описаний установлено, что в первые два сезона после пожара сообщества заметно отличаются от фоновых, но начиная с третьего сезона различия с фоном нивелируются. В ходе пирогенной сукцессии наблюдается рост флористической насыщенности сообществ в малом пространственном масштабе (на площадках 1м²), а также изменение соотношения эколого-ценотических групп в сообществе начиная с третьего вегетационного сезона (снижение доли луговых видов, рост доли гемибореальных и лугово-опушечных видов). При сопоставлении пожаров с более низкой температурой пламени (300-600 °С, 2022 и 2019 г.) и пожаров с более высокой температурой пламени (500-700 °С, 2021 и 2020 г.) выявляются значимые различия между состоянием фитоценозов. На участках, где температура пламени в среднем была выше, отмечено снижение флористической насыщенности, покрытия и α-разнообразия сообществ при отсутствии значимого влияния на β-разнообразие сообществ. Результаты исследования освещались в СМИ по итогам размещения пресс-релизов на сайте МГУ: https://www.msu.ru/science/news/uchyenye-mgu-otsenili-poslepozharnoe-sostoyanie-lugovoy-rastitelnosti.html http://www.geogr.msu.ru/news/news_detail.php?ID=15541 https://www.msu.ru/science/main_themes/geografy-mgu-razrabotali-instrumenty-dlya-monitoringa-lugovykh-pozharov-v-sibiri.html http://www.geogr.msu.ru/news/news_detail.php?ID=15487

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Ежегодно в России палы травы приводят к глубокой деградации лесных и нелесных экосистем на площади несколько млн.га. Установлено, что после пожара в луговой экосистеме Базового экспериментального комплекса (БЭК) ИОА СО РАН в г. Томск пирогенная динамика флористической насыщенности различается на площадках 1 и 100 м2. Для площадок 1 м2 в первые 2 года после пожара характерное меньшее число видов, чем на фоне. В масштабе площадок 100 м2, напротив, флористическая насыщенность растет (наиболее заметно на второй вегетационный сезон). Пирогенное воздействие временно обедняет видовой состав отдельных локусов и в то же время делает сообщество более гетерогенным, вероятно, за счёт сохранения невыгоревших участков и различных параметров термического воздействия в разных локусах пожарища. Для общего проективного покрытия (ОПП) показан небольшой рост значений только в масштабе 100 м2 в течение первого вегетационного сезона. Весенние палы уничтожают большую часть прошлогодней мортмассы при незначимом снижении запасов зелёной фитомассы в первый год после пожара, находящемся в диапазоне её флуктуационных (разногодичных) изменений, а соотношение фитомассы и мортмассы восстанавливается до фонового уровня уже на второй вегетационный сезон. Значимых изменений условий местообитания по показателям экологических шкал в результате пожара не выявлено; возможная изменчивость показателей соответствует диапазону разногодичных флуктуаций. Соотношение эколого-ценотических групп не отличается от характерного для косимых фоновых лугов и характеризуется абсолютным преобладанием луговой группы (70-80% ОПП) в составе сообществ. Начиная с 3-го года после пожара, снижается ПП луговых видов с одновременным ростом участия опушечно-луговых и гемибореальных, что, очевидно, связано с процессами лесовозобновления. Применение метода непрямой ординации сообществ не выявило формирования характерных групп описаний, однако показало, что в масштабе 1м2 приближение к фоновому состоянию более выражено для сообществ начиная с 4-5 года после пала. На лугах БЭК индикаторным видом весенних палов моложе 2 лет является Linaria vulgaris - вид с выраженной рудеральной жизненной стратегией. Индикаторы палов старше 5 лет и фоновых сообществ - Picris hieracioides, Achillea millefolium, Vicia sepium, Trifolium hybridum, образующие кластеры на эволюционном дереве. Среди рассматриваемых почвенных свойств (величина рН, электропроводность и макрокомпонентный состав водной вытяжки, содержание подвижных P и K, обменных соединений широкой группы элементов, общего C и N, Сорг, водорастворимых органических соединений) отсутствуют показатели, которые по-отдельности можно использовать в качестве надежных маркеров весеннего пала луговой растительности. По результатам модельного эксперимента со сжиганием мортамассы и расчетом баланса поступающих водорастворимых веществ в верхний 0-1 см слой черноземов выявлена существенная добавка относительно подвижных соединений P, K и Ba. Однако выявленное изменение содержания подвижных форм элементов в почвах свежих палов в большей мере зависит от неучтенных факторов, а не от выщелачивания элементов из золы мортмассы. Разработан комплексный подход определения времени существования пирогенной метки на основе кластерного анализа. Насколько нам известно, в нашей работе впервые проводится кластеризация участков с использованием как почвенных, так и ботанических характеристик. По результатам анализа пирогенная метка выявляется и в почвенных, и в ботанических характеристиках участков не более 1 года. Пространственно-временная динамика растительных сообществ, не связанная с воздействием пожара, влияет на выбор признаков для кластеризации. Однако вывод о том, что согласно комплексному анализу, пирогенная метка в экосистемах по показателям со значимыми отличиями между фоном и свежим палом, сохраняется <1 г., подтверждается анализом описаний 2021 и 2022 г., а также совместным анализом этих описаний. Для надежного выделения долговременных последствий весенних палов в компонентах луговых экосистемах следует применять комплексный подход, базирующийся на большом фактическом материале с числом повторностей более 9 для почвенных характеристик и более 10 - для ботанических. ГИС-анализ показал, что, в целом, уже через 1 год после пожара не удается выявить статистически значимые различия в состоянии растительности горевших и негоревших участков по использованным индексам NDVI и NBR2. Анализ выполнен для весенних палов лугов 2019-2021 гг. в пределах ООПТ Челябинской, Курганской, Омской и Новосибирской областей. Для анализа выделено несколько временных срезов: непосредственно накануне пожара, сразу после него, через 1 и 2 года после весеннего пала. Динамика индексов NDVI и NBR2 несколько отличается в обследованных регионах, но, в целом, показывает очень быстрое восстановление растительности.