Наземные экосистемы, обнаруженные в бореальных (или таежных ) регионах Северной Америки и Евразии, покрывают менее 17% поверхности суши, но содержат более 30% всего углерода, присутствующего в наземном биоме. [1] С точки зрения хранения углерода бореальный регион состоит из трех экосистем: бореальных лесов , торфяников и тундры.. Обширные территории земного шара вносят значительный вклад в выбросы углерода в атмосферу из-за повышения температуры и опасности возникновения пожара. Высокие северные широты испытают наиболее значительный рост потепления на планете в результате увеличения количества парниковых газов в атмосфере, что поставит под угрозу сток углерода в этих областях. Помимо выброса углерода в результате таяния вечной мерзлоты, лесные пожары высокой интенсивности станут более распространенными и, таким образом, будут способствовать высвобождению накопленного углерода. Это означает, что бореальный лес и его пожарный режим становятся все более значимым фактором в определении глобального углеродного баланса .
Бореальные леса также являются важными экономическими факторами, особенно в России и Канаде, и неопределенность характера пожаров в будущем в результате изменения климата является одним из основных факторов, учитываемых в планах управления лесным хозяйством. Уменьшение разрешенных лесозаготовок могло бы стать решением долгосрочной неопределенности пожарных циклов. [2]
Круговорот углерода в бореальных лесах [ править ]
| Часть серии о |
| Цикл углерода |
|---|
 |
Хотя леса умеренного пояса и тропические леса в целом покрывают вдвое больше земли, чем бореальные леса, бореальные леса содержат на 20% больше углерода, чем два других вместе взятых. [1] Бореальные леса подвержены глобальному потеплению, потому что на обратную связь альбедо льда и снега в значительной степени влияет температура поверхности, поэтому вызванные огнем изменения в альбедо поверхности и инфракрасной излучательной способности более значительны, чем в тропиках. [3]
Бореальные лесные пожары в значительной степени способствуют увеличению содержания парниковых газов в атмосфере. Большие бореальные пожары производят достаточно энергии для образования столбов конвективного дыма, которые могут проникать в тропосферу и иногда пересекать тропопаузу. Кроме того, низкие температуры в бореальных регионах приводят к низкому уровню водяного пара. Этот низкий уровень водяного пара в сочетании с низким уровнем солнечной радиации приводит к очень низкому фотохимическому образованию радикала ОН , который является химическим веществом, контролирующим время жизни большинства тропосферных газов в атмосфере. Следовательно, выбросы парниковых газов при бореальных лесных пожарах будут иметь более продолжительный срок службы над лесом. [3]
Пожарный режим [ править ]
В режимах огня бореальных лесов в Канаде и в России различны. В России климат более сухой, и большинство пожаров вызвано деятельностью человека. Это означает, что пожары меньшей интенсивности случаются чаще, чем в Канаде, и что большая часть выбросов углерода в результате пожаров приходится на Россию. [ необходима цитата ]Практика ведения лесного хозяйства в России связана с использованием тяжелой техники и масштабных сплошных рубок, что приводит к изменению топливных комплексов. Сообщается, что эта практика приводит к тому, что районы превращаются в травянистые степи, а не восстанавливаются в новые леса. Это может привести к сокращению интервалов возврата к пожару. Производственная практика в России также создает дополнительную пожарную опасность (серьезные разрушения в Российской Федерации затронули около 9 миллионов га). Радиоактивное загрязнение на площади около 7 миллионов га создает опасность пожара, поскольку огонь может перераспределять радионуклиды. [4]
Большинство бореальных лесных пожаров в Канаде возникает из-за освещения. Соответственно, в Канаде в среднем меньше пожаров, но гораздо чаще возникают коронные пожары высокой интенсивности, чем в России, где процент возгораний составляет 57% в Канаде по сравнению с 6% в России. [5] Естественная ротация пожаров в северных лесах Канады и Аляски длится от одного до нескольких столетий.
Торфяники и тундра [ править ]
Огонь косвенно играет роль в обмене углеродом между земной поверхностью и атмосферой, регулируя режимы почвы и влажности, включая смену растений, фотосинтез и микробные процессы в почве. Почва в бореальных регионах является значительным поглотителем углерода в мире; Почва бореальных лесов содержит 200 Гт углерода, в то время как бореальные торфяники содержат 400 Гт углерода. Самые северные районы вечной мерзлоты содержат 10 355 ± 150 мкг почвенного органического углерода (SOC) в верхних слоях 0–3 м, и 21% этого углерода находится в резервуаре органического слоя почвы (SOL), находящемся в верхних 30 см слоя почвы. [6]
Глубина органического слоя почвы является одним из факторов, влияющих на вечную мерзлоту, что приводит к обобщению двух областей в бореальном лесу: толстого слоя почвы и тонкого слоя почвы. Плотный органический грунт изолирует грунт от более теплых летних температур и способствует развитию вечной мерзлоты. Хотя вечная мерзлота сохраняет почву влажной зимой, в летние месяцы верхние органические горизонты почвы высыхают. С повышением средней температуры вечная мерзлота тает более быстрыми темпами и, соответственно, увеличивается продолжительность пожарного сезона. Когда интервал без пожаров (FFI) уменьшается, потеря SOL может привести к смене домена на тонкий слой почвы, что приведет к меньшему накоплению углерода в почве, большей уязвимости к пожарам и уменьшению вечной мерзлоты. В черных еловых лесах,уменьшение FFI может разрушить последовательные траектории, открыв дверь для вторжения лиственных деревьев и кустарников, что также еще больше увеличивает уязвимость к пожарам.[6]
Данные о хранении углерода в районе вечной мерзлоты, а также о пожарах в бореальных лесах немногочисленны, что является серьезным препятствием для определения точного баланса углерода. Экспертная оценка показывает, что к 2100 году район вечной мерзлоты станет чистым источником углерода [7].
Повышение температуры лесной подстилки на 5-10 градусов Цельсия после пожара значительно увеличит скорость разложения в течение многих лет после пожара, что временно превращает почву в чистый источник углерода (а не поглотитель) на местном уровне. [1]
Пожар увеличивает биогенные выбросы NO и N20 из почвы. [3]
См. Также [ править ]
- Круговорот углерода вечной мерзлоты
- Цикл углерода
Ссылки [ править ]
- ^ a b c Касишке, Эрик С. (2000). «Бореальные экосистемы в глобальном углеродном цикле». Экологические исследования . Экологические исследования. 138 : 19–30. DOI : 10.1007 / 978-0-387-21629-4_2 . ISBN 978-1-4684-9532-4.
- ^ Дэниел, Колин Дж .; Тер-Микаэлян, Михаил Т .; Уоттон, Майк Б.; Рейфилд, Бронвин; Фортин, Мари-Жозе (2017). «Включение неопределенности в планирование управления лесным хозяйством: заготовка древесины, лесные пожары и изменение климата в бореальных лесах». Экология и управление лесами . Эльзевир Б.В. 400 : 542–554. DOI : 10.1016 / j.foreco.2017.06.039 .
- ^ a b c Левин, Джоэл С .; Кофер III, Уэсли Р. (2000). «Выбросы от бореальных лесных пожаров и химия атмосферы». Экологические исследования . 138 : 44–45.
- ^ Goldammer, Иоганн G .; Акции, Брайан Дж. (2000). «Евразийская перспектива пожара: масштабы, управление, политика и научные требования». Экологические исследования . 138 : 53.
- ^ де Гроот, Уильям Дж .; Cantin, Alan S .; Фланниган, Майкл Д .; Soja, Amber J .; Gowman, Lynn M .; Ньюбери, Элисон (2013-04-15). «Сравнение режимов бореальных лесных пожаров в Канаде и России». Экология и управление лесами . Мега-огненная реальность. 294 (Дополнение C): 23–34. DOI : 10.1016 / j.foreco.2012.07.033 .
- ^ a b Хой, Элизабет Э .; Турецкий, Мерритт Р .; Касишке, Эрик С. (2016). «Более частое сжигание увеличивает уязвимость бореальных черных еловых лесов Аляски» . Письма об экологических исследованиях . 11 (9): 095001. Bibcode : 2016ERL .... 11i5001H . DOI : 10.1088 / 1748-9326 / 11/9/095001 . ISSN 1748-9326 .
- ^ Эбботт, Бенджамин В .; Джонс, Джереми Б.; Schuur, Edward AG; III, Ф. Стюарт Чапин; Боуден, Уильям Б .; Брет-Харт, М. Синдония; Эпштейн, Говард Э .; Фланниган, Майкл Д .; Хармс, Тамара К. (2016). «Биомасса практически не компенсирует выброс углерода вечной мерзлоты из почв, ручьев и лесных пожаров: экспертная оценка» . Письма об экологических исследованиях . 11 (3): 034014. Bibcode : 2016ERL .... 11c4014A . DOI : 10.1088 / 1748-9326 / 11/3/034014 . ISSN 1748-9326 .
