Введение к работе
Бореальные леса содержат огромные запасы углерода в виде фитомассы живых растений, их остатков разной степени деструкции, гумуса и торфов. Проблемы глобальных экологических изменений нельзя удовлетворительно решать без оценки роли бореальных лесов в поглощении атмосферного углерода и продолжительности его удержания в лесных экосистемах (Швиденко, 2003; Vaganov, Shvidenko, 2002; Исаев и др., 1993; Mori et al., 1998). Установлено, что бореальные экосистемы являются стоком углерода (Кобак, 1988; Плешиков и др., 2002; Ваганов и др., 2005).
Значительный вклад в углеродный цикл вносят лесные пожары, влияние которых изменяет экологические функции экосистем (Фуряев, 2002). В настоящее время в России ежегодно возникают десятки тысяч лесных пожаров, площадь которых достигает миллионы гектаров. Глобальное изменение климата может привести к увеличению частоты лесных пожаров, расширению области их распространения, и, как следствие, к долгосрочной деградации лесорастительных условий (Kasischke et al., 1995; Conard, Ivanova, 1997). Лесные пожары являются источником как прямой, так и послепожарной эмиссии углерода, в процессе разложения поврежденной пожаром растительности (Софронов, Волокитина, 1998).
Вопросам оценки фитомассы и баланса углерода в лесных экосистемах уделено значительное внимание (Кобак, 1988; Исаев и др., 1993; Уткин и др., 1997; Hamburg et al., 1997; Плешиков и др., 2002, Швиденко и др., 2000, 2003; Усольцев, Залесов, 2005; Тулохонов и др., 2006). В тоже время полученные данные по эмиссии углерода при лесных пожарах являются, главным образом, экспертными оценками (Конард, Иванова, 1998; Ваганов и др., 2005). Экспериментальные работы по определению воздействия пожаров на параметры баланса углерода и эмиссию углерода довольно редки (McRae et al., 2006; Ivanova et al., 2011; Кукавская, Иванова, 2006). В связи с этим оценка воздействия пожаров на фитомассу и составляющие баланса углерода в лесных экосистемах в настоящее время остается актуальной.
Цель диссертационной работы: оценка трансформации фитомассы южнотаёжных сосняков и лиственничников зеленомошных в условиях Нижнего Приангарья под воздействием лесных пожаров разной интенсивности.
Основные задачи исследования
1. Оценка трансформации фитомассы под воздействием пожаров разной интенсивности в сосняках и лиственничниках зеленомошных Нижнего Приангарья.
2. Исследование динамики накопления фитомассы в зависимости от интенсивности и давности пирогенного воздействия.
3. Оценка воздействия пожаров на составляющие баланса углерода в южнотаежных сосняках и лиственничниках.
Научная новизна. Впервые экспериментально определена степень трансформации фитомассы и эмиссия углерода при воздействии низовых пожаров разной интенсивности в светлохвойных насаждениях Нижнего Приангарья. Определена связь величины эмиссии углерода с интенсивностью горения на кромке пожара и погодными условиями. Получены данные по послепожарному накоплению наземной фитомассы в сосняках и лиственничниках зеленомошной группы типов леса в зависимости от интенсивности пожара.
Практическая значимость. Полученные результаты исследований могут быть использованы для прогнозирования эмиссии углерода при пожарах в зависимости от метеоусловий, типа леса, а также для оценки трансформации фитомассы под воздействием пожаров разной интенсивности в светлохвойных насаждениях зеленомошной группы типов леса. Кроме того, полученные данные могут быть применены для оценки воздействия лесных пожаров на баланс углерода в лесных экосистемах и определения их статуса, а также для оценки ущерба при лесных пожарах разной интенсивности.
Личный вклад автора. Диссертационная работа выполнена в Институте леса им. В.Н. Сукачева СО РАН и является частью комплексных исследований, проведенных в рамках российско-американских соглашений № 05-04-476 и 10-05-043 “Оценка и мониторинг воздействия гарей и интенсивности пожаров на эмиссии, баланс углерода, состояние и устойчивость лесов Средней Сибири“ (2000-2011 гг.), гранта РФФИ 07-04-00562 (2007-2009 гг.) и проекта МНТЦ № 3695 (2008-2011 гг.). В период с 2008 по 2012 гг. в составе комплексного экспедиционного отряда автором проводился сбор полевого материала, а также статистическая и графическая обработка данных по оценке фитомассы, возобновления и отпада деревьев. Автор принимал непосредственное участие в полевых экспериментах 2009-2011 гг. по моделированию воздействия пожаров на фитомассу и послепожарную эмиссию углерода.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены в виде научных докладов лично автором и в соавторстве на Межрегиональной научно-практической конференции “Непрерывное экологическое образование и экологические проблемы Красноярского края” (Красноярск, 2009), Всероссийской научно-практической конференции с участием иностранных ученых “Эколого-географические аспекты лесообразовательного процесса” (Красноярск, 2009), Международной конференции “Вычислительно-информационные технологии для наук об окружающей среде” (Красноярск, 2009), Всероссийской научно-практической конференции посвященной 80-летию СибГТУ “Молодые ученые в решении актуальных проблем науки” (Красноярск, 2010), Международной конференции “Дистанционные методы зондирования земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология” (Новосибирск, 2010, 2012), Международной конференции “VI International Conference on Forest Fire Research” (Portugal, 2010), Международном симпозиуме EGU-2011 (Vena, Austria, 2011), Международной конференции “International Conference on Fire Behaviour and Risk Modeling” (Alghero, Italy, 2011).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 12 научных работ, в том числе две статьи в рецензируемых журналах (по списку ВАК).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка используемой литературы, приложения. Работа изложена на 190 страницах машинописного текста, содержит 36 рисунков, 41 таблицу и список используемой литературы, состоящий из 216 источников, в том числе 73 на английском языке.
Благодарности. Автор выражает признательность научному руководителю д-ру биол. наук, в.н.с. Г.А. Ивановой за научное руководство и организацию исследований при выполнении диссертационной работы и канд. биол. наук, н.с. Е.А. Кукавской за помощь при проведении полевых работ и обработке материалов.
