КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 22-27-00398

НазваниеРеконструкция динамики природных пожаров на территории Средней Сибири в позднем голоцене по озёрным отложениям

РуководительДегерменджи Андрей Георгиевич, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук", Красноярский край

Период выполнения при поддержке РНФ 2022 г. - 2023 г. 

Конкурс№64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле, 07-701 - Палеогеография

Ключевые словаУгольные частицы, пожары, озерные отложения, палеореконструкция, палеоклимат, седиментационные ловушки, Тунгусская катастрофа, Центрально-Тунгусское плато, Северо-Минусинская котловина

Код ГРНТИ38.31.15


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Лесные и степные пожары с одной стороны несут угрозу природным экосистемам, с другой стороны – являются закономерным природным явлением и необходимы для поддержания ряда экосистем. Однако, в настоящее время частота и интенсивность пожаров существенно возросла во многих регионах мира, что предположительно связано с хозяйственной деятельностью человека. Сибирь является обширным регионом, где лесные и степные (в южной части) пожары являются регулярным явлением и наносят большой ущерб как экосистемам, так и местному населению. Однако, палео-реконструкций истории пожаров на территории Средней Сибири до сих пор практически нет. А значит и вопрос, насколько велик антропогенный вклад в динамику пожаров на данной относительно редконаселенной территории, остается открытым. Кроме того, динамика пожаров является индикатором влажности климата, следовательно, впервые будут получены данные о климатических вариациях в регионе Средней Сибири, до сих пор практически не охваченном палео-климатическими исследованиями. Одним из лучших природных «архивов» динамики пожаров являются донные отложения водоемов, а в качестве палео-индикатора пожаров широко используются частицы древесных углей (charcoal) – остатков сгоревшего растительного материала. В заявляемом проекте впервые будут исследованы распределения макро-частиц древесных углей в донных отложениях озер из двух модельных участков Средней Сибири: Центрально-Тунгусского плато (Эвенкийский район Красноярского края), и Северо-Минусинской котловины (Республика Хакасия и юг Красноярского края). Первый участок расположен в зоне тайги, в районе так называемой «Тунгусской катастрофы 1908 года». Здесь будут исследованы керны донных отложений трех озер Чеко, Заповедное и Суздалево. Второй участок расположен в зоне степей, здесь будут исследованы керны озер Шира, Учум и Утичье-3. По распределениям частиц древесных углей (charcoal) будет реконструирована динамика пожаров на протяжении последних около 2000 лет и оценен антропогенный вклад на основе сравнения с фоновыми значениями в прошлом. Кроме того, в озере Шира будут оценены сезонные и межгодовые вариации потоков угольных частиц за период 2012 – 2022 на основе анализа образцов осадочного материала седиментационных ловушек, экспонируемых на дне озера в ходе предыдущего многолетнего мониторинга, а также на основе анализа проб верхнего годичного слоя донных отложений, отбираемых ежегодно в тот же период методом заморозки непосредственно на дне с помощью специального пробоотборника-намораживателя (freeze-corer). Вышеописанный анализ является существенно новым, и позволит более детально выявить закономерности отложения угольных частиц. Кроме того, в отложениях озер Центрально-Тунгусского плато, возможно, будут обнаружены следа сильнейшего пожара 1908 года вызванного «Тунгусской катастрофой», что внесет вклад в массив знаний об этом загадочном явлении.

Ожидаемые результаты
На основе распределений макрочастиц древесных углей в донных отложениях ряда озер будет оценена динамика пожаров на территории двух модельных участков Средней Сибири: Центрально-Тунгусского плато (Эвенкийский район Красноярского края, зона тайги) и Северо-Минусинской котловины (Республика Хакасия и юг Красноярского края, зона степей) за период порядка 2000 лет. На указанных территориях лесные и степные пожары являются частым явлением и, с одной стороны, несут угрозу природным экосистемам и местному населению, с другой стороны, являются закономерным природным явлением. Для прогноза пожарной обстановки необходима оценка современного антропогенного вклада в интенсивность и частоту пожаров, что будет сделано в ходе проекта на основе сравнения фоновых количеств угольных частиц в современный период и в прошлом. Кроме того, динамика пожаров является индикатором влажности климата, следовательно, впервые будут получены данные о климатических вариациях в регионе Средней Сибири, до сих пор практически не охваченном палео-лимнологическими исследованиями. В озерах Центрально-Тунгусского плато (оз.Заповедное, Чеко, Суздалево), которые расположены вблизи эпицентра «Тунгусской катастрофы 1908 года», кроме выявления истории пожаров, вероятно обнаружение следов сильнейшего пожара, вызванного этим загадочным явлением. В степной зоне Северо-Минусинской котловины будет исследована относительная интенсивность и частота пожаров по отложениям озер Шира, Учум и Утичье-3. Кроме того, озеро Шира выступает модельным объектом, поскольку в ходе предыдущего многолетнего мониторинга коллективом был получен уникальный материал – ежесезонное содержимое седиментационных ловушек и образцы ненарушенного верхнего слоя отложений, ежегодно отбираемые с помощью замораживания на дне (freeze-corer). Будет проведен анализ угольных частиц в этом материале и оценена сезонная и межгодовая динамика современного потока угольных частиц. Данная часть работы составляет существенную новизну как детальная количественная оценка вариаций природного и антропогенного фона пожарных частиц в донных отложениях. Данный проект является одной из задач мультидисциплинарного палео-лимнологического исследования озер Средней Сибири, которое в настоящее время разворачивается при активном участии заявителей проекта. В данном регионе много неисследованных озер, являющихся ценными объектами для палео-реконструкций климата, и вызывающих большой интерес международного палео-лимнологического ученого сообщества.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Лесные и степные пожары несут угрозу природным экосистемам и существенно ухудшают условия жизни людей, населяющих прилегающие территории. Анализ количества угольных макро-частиц в озерных отложениях дает ценную информацию об интенсивности пожаров в прошлом для конкретного региона. В донных отложениях озер Чеко и Заповедное, расположенных в южной части Эвенкийского района (Красноярский край), проанализированы распределения частиц древесных углей размером более 100 мкм, предположительно являющихся следами лесных пожаров на прилегающей территории. Показано, что фоновое содержание угольных частиц в отложениях возрастом до 1500 лет назад не было меньше, чем в отложениях новейшего периода. Тем самым получено свидетельство, что интенсивность пожаров в окрестностях исследуемых озер в прошлом не была меньше, чем в настоящее время, а в период 16-18 веков – возможно была даже выше. Таким образом, утверждение о резком увеличении лесных пожаров в новейшее время не подтверждается для данной территории, что, вероятно, обусловлено отсутствием хозяйственной деятельности из-за крайне малой заселенности. В отложениях оз. Чеко, соответствующих времени Тунгусской катастрофы 1908 г., выявлен локальный максимум содержания угольных частиц, предположительно являющийся следом обширного лесного пожара, возникшего в момент катастрофы. Исследования современных процессов формирования состава озерных отложений методами прямых наблюдений достаточно редки, несмотря на то, что только такие исследования позволяют проверить адекватность интерпретации содержимого древних слоев донных отложений. С помощью цилиндрических ловушек, инкубируемых в глубине озера Шира в период с 2012 по 2019 гг., впервые была оценена сезонная динамика седиментационного потока углистых частиц размером свыше 100 микрон в донные отложения озера. Показано, что поток частиц возрастает ежегодно в период с октября по май, что объясняется двумя факторами: сжиганием топлива жителями окружающих поселков для отопления жилищ в холодный период года и весенними степными пожарами, происходящими в апреле-мае. В теплый период года поток существенно снижается, следовательно, костры, разводимые отдыхающими, являются менее значимым источником поступления углистых частиц в озеро. Наши данные показывают значительный вклад антропогенных факторов в седиментационный поток углистых частиц, как в виде следов от сжигаемого топлива, так и в виде следов от пожаров. Оцененный нами ежегодный поток углистых частиц в ловушки совпадает по порядку с величиной, оцененной для других озер по содержанию углистых частиц в современных донных отложениях. Полученные данные позволят более точно интерпретировать распределения углистых частиц в кернах донных отложений и реконструировать динамику пожаров на юге Сибири в позднем голоцене. В верхней части донных отложений озер Шира и Учум, расположенных в степной зоне юга Сибири (Республика Хакасия и Красноярский край) проанализированы распределения макрочастиц древесных углей размером более 100 мкм. Пробы донных отложений были отобраны методом замораживания in situ с помощью пробоотборника – намораживателя (freeze-corer) с целью сохранения ненарушенной последовательности верхних полужидких слоев. Возраст исследуемых отложений составил до 400 лет назад. В отложениях обоих озер обнаружены частицы, по форме классифицированные на три типа. Первая группа частиц, условно названная «травинки», имеет вытянутую форму, которая интерпретируется как остатки травянистых растений. Вторая группа имеет вид тонких плоских пластинок («листики») и интерпретируется как остатки листьев. Третью группу составляют объемные «частицы» различной неправильной формы, предположительно являющиеся остатками от горения древесины и угля. Показано, что в слоях, соответствующих последнему столетию, значительно возрастает содержание «частиц», что вероятнее всего отражает увеличение количества сжигаемого людьми твердого топлива (древесины и угля) для обогрева жилищ и во время летнего отдыха в окрестностях озер. Содержание «травинок» и «листиков», предположительно являющихся следами природных пожаров, в прошлом не было меньше, чем в настоящее время. Следовательно, интенсивность природных пожаров в исследуемом регионе не демонстрирует тенденции к увеличению в современный период. Полученные сведения будут полезны при реконструкциях пожарных режимов по более длинным кернам, охватывающим период в несколько тысячелетий. Результаты работы освещались в СМИ: https://vk.com/wall-157250453_1236 https://www.rgo.ru/ru/article/krasnoyarskie-uchyonye-obnaruzhili-vozmozhnye-sledy-tungusskoy-katastrofy-na-dne-ozera

 

Публикации

1. Бурдин Л.А., Рогозин Д.Ю., Дегерменджи А.Г. Сезонная динамика современного потока углистых частиц в донные отложения озера Шира (юг Сибири), оцененная с помощью седиментационных ловушек Доклады РАН. Науки о Земле, т.507, №1. 147-151 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.31857/S2686739722601119

2. Рогозин Д.Ю., Болобанщикова Г.Н., Бурдин Л.А., Мейдус А.В. Macro-charcoal particles in lake sediments of Central Tunguska Plateau (Siberia, Evenkia) as a proxy of forest fires and possible trace of Tunguska 1908 Event Contemporary Problems of Ecology, 2022 No.4 pp.404-414 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1134/S1995425522040096

3. - Ученые обнаружили следы Тунгусского феномена на дне озер ВКонтакте, - (год публикации - )

4. - КРАСНОЯРСКИЕ УЧЁНЫЕ ОБНАРУЖИЛИ ВОЗМОЖНЫЕ СЛЕДЫ ТУНГУССКОЙ КАТАСТРОФЫ НА ДНЕ ОЗЕРА Русское Географическое Общество, - (год публикации - )


Аннотация результатов, полученных в 2023 году
За отчетный период 2023 осуществлены полевые работы на озерах Шира, Учум, Киприно (Северо-Минусинская котловина), в ходе которых был отобран материал седиментационных ловушек и образцов льда для анализа в них угольных частиц размером более 100 мкм. Были проанализированы вертикальные распределения состава и содержания этих угольных частиц в ранее отобранных кернах донных отложений озер Шира и Учум, охватывающих период около 1400 и 500 лет назад, соответственно. Полученные профили были сопоставлены с полученными на первом этапе проекта профилями угольных частиц в верхней части донных отложений, отобранных из обоих озер с помощью freeze-corer и сохранивших слоистую структуру самых молодых полужидких слоев. Кроме того, на этапе 2023 года были проанализированы содержания частиц в материале седиментационных ловушек, устанавливаемых в озере в течение 2022 года. Были проанализированы также состав и ежегодные интегральные потоки частиц в верхнем самом молодом слое донных отложений, отобранных с помощью пробоотборника-намораживателя (freeze-corer) в марте 2013, 2016, 2019, 2021, 2022 и 2023 годов. Во всех анализируемых образцах донных отложений, льда и седиментационного материала ловушек углистые частицы были представлены тремя типичными группами, различающимися по форме. Первая группа частиц имела вытянутую форму, которая интерпретируется как остатки травянистых растений, тонких корней и т.п., это объекты условно названы «травинки». Вторая группа имела вид тонких плоских «чешуек», и условно была названа «листики», поскольку интерпретируется в литературе как остатки листьев. Третью группу составляли объемные «3D-частицы», предположительно являющиеся остатками от горения древесины, угля и прочих горючих твердых материалов. В кернах озер Шира и Учум в слоях, соответствующих последнему столетию, выявлено резкое увеличение скорости накопления частиц типа «листики» и «3D-частицы». Наиболее вероятной причиной возрастания скорости накопления углистых частиц второго и третьего типов в исследованных озерах в современный период является человеческая деятельность. На берегах обоих водоемов источниками таких частиц являются трубы котельных и частных домов, а также костры, разводимые людьми на берегах во время летнего отдыха. Сезонная динамика потока углистых частиц в отложения озера Шира, оцененная с помощью седиментационных ловушек в ходе данного проекта, показала, что эти потоки возрастают ежегодно именно в холодное время года, однако для 2023 года эта тенденция не подтвердилась. В ловушках во все сезоны преобладали объемные частицы, что указывает, что источником их происхождения является сжигаемое в окрестных поселках твердое топливо (уголь, дрова). Индикаторами природных пожаров являются частицы типа «травинки», и их поток в современный период не увеличивался. Вероятно, интенсивность степных и лесных пожаров в окружающих озера экосистемах не столь заметно увеличилась по сравнению с прошлым. Анализ состава частиц на поверхности льда в целом подтвердил результат, выявленный по седиментационным ловушкам: в зимнее время выпадают в основном «3D - частицы». Меньшее количество частиц в озере Киприно подтверждает предположение, что основным источником являются трубы отапливаемых жилищ в прилегающих к озерам Шира и Учум поселках. Сопоставление данных седиментационных ловушек с результатами анализа угольков на ледовой поверхности и в верхнем слое донных отложений подтвердили, что содержание частиц в донных отложениях количественно адекватно отражает их поток на поверхность озера. Полученные в ходе настоящего проекта данные по содержанию угольных частиц в озерах Шира, Учум, Чеко, Заповедное и Суздалево внесены в Global Paleofire Database, https://www.paleofire.org и пополнили мировую коллекцию знаний по данному направлению. https://ksc.krasn.ru/news/ugolnye_chastitsy_donnykh_otlozheniy/ https://rscf.ru/news/media/ugolnye-chastitsy-iz-donnykh-otlozheniy-ozer-rasskazhut-o-pozharakh-proshlogo/ https://poisknews.ru/themes/himiya/ugolnye-chasticzy-v-donnyh-otlozheniyah-ozer-rasskazhut-ob-izmeneniyah-pozharnogo-rezhima-v-regione/ https://www.sbras.info/news/ugolnye-chasticy-iz-donnykh-otlozheniy-ozer-rasskazhut-o-pozharakh-proshlogo

 

Публикации

1. Рогозин Д.Ю., Бурдин Л.А., Болобанщикова Г.Н. Угольные макро-частицы в верхних слоях донных отложений озёр Северо-Минусинской котловины (юг Сибири) как индикатор динамики пожаров на окружающей территории. Журнал Сибирского Федерального Университета. Биология., том 16 номер 2, с. 252 – 266 (год публикации - 2023)

2. Рогозин Д.Ю., Бурдин Л.А., Болобанщикова Г.Н., Дегерменджи А.Г. Беспрецедентное увеличение количества углистых частиц в донных отложениях озер Северо-Минусинской котловины (юг Сибири) в современный период как возможное свидетельство антропогенного влияния. Доклады РАН. Науки о Земле, Т. 511, № 2. с. 280 – 286 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.31857/S2686739723600534

3. Рогозин Д.Ю., Бурдин Л.А., Мейдус А.В. Угольные макро-частицы в донных отложениях озера Суздалево (Красноярский край, Эвенкия) как индикатор природных пожаров: к проблеме Тунгусской катастрофы 1908 г. Журнал Сибирского Федерального Университета. Биология., 16(3). С. 271–281 (год публикации - 2023)

4. - Угольные частицы из донных отложений озер расскажут о пожарах прошлого Сайт Федерального Исследовательского Центра "Красноярский научный центр СО РАН", - (год публикации - )

5. - Угольные частицы из донных отложений озер расскажут о пожарах прошлого Сайт Российского Научного Фонда, - (год публикации - )

6. - Угольные частицы из донных отложений озер расскажут о пожарах прошлого Портал Поиск, - (год публикации - )

7. - Угольные частицы из донных отложений озер расскажут о пожарах прошлого Сайт Наука в Сибири, - (год публикации - )


Возможность практического использования результатов
не указано