Почвенный уголь расскажет о тысячелетней истории лесов: впервые в своей работе ученые ИГиП ДВО РАН используют педоантракологический анализ
Антракомасса, палеопожары, педоантракологический анализ…
Казалось бы, мудрёные слова, но на самом деле эти термины становятся всё более популярными в сфере изучения лесных экосистем прошлого.
Сотрудники лаборатории «Геоэкология» ИГиП ДВО РАН Ольга Сорокина и Наталья Синякова знают об антракологических методах всё и готовы поделиться этими знаниями с нами. Так давайте же разбираться…
Процесс отбора угля из почвы очень трудоемкий и требует колоссальной внимательности, так как производится вручную
Древнегреческие корни «антрос» – уголь, «педон» – почва и «логос» – изучать подсказывают нам, что методика основана на изучении древесного угля, извлеченного из почвы.
Как он оказался там? Конечно, в результате древнего («палео») пожара, произошедшего 100, 500 1000, а может и 10 тыс. лет назад. Запись о таком событии доходит до нас только в виде маленьких угольков, погребенных под слоями почвы, словно законсервированных там на невероятно долгое время.
Педоантракологический анализ представляет собой комплексный подход к изучению почвенного угля, позволяющий восстановить картину смены лесных экосистем, происходившей на какой-либо территории на протяжении нескольких тысяч лет, говорит научный сотрудник нашего института Наталья Синякова. В ИГиП ДВО РАН этот метод был опробован впервые. Были заложены 14 почвенных разрезов на обширных территориях северной части Амурской области и юга Якутии. И уже получены первые результаты, приоткрывающие завесу тайны древних лесов.
Так в чем же заключается комплексный подход?
Педоантракологический анализ включает в себя не один, а целую группу методов, позволяющих изучить древесный уголь, выделенный из почвы, с разных точек зрения и сделать наиболее полные выводы о динамике лесных экосистем на изучаемой территории.
Древесный уголь, выделенный из почвы и очищенный от минеральных загрязнений, готов к исследованию
Но сначала хрупкий уголь нужно бережно извлечь из почвенной толщи. Методика отбора угля была разработана еще в 1996 году во Франции и теперь используется по всему миру для изучения эволюции растительного покрова в голоцене. В нашем институте эту методика адаптировали в соответствии с региональными особенностями почв.
Отбор почвенных проб из разреза проводится послойно через каждые 10 см глубины, чтобы не нарушить естественный порядок залегания угольных частиц. Весь этот объем в последствии будет тщательно промыт и просеян. Для этого каждую пробу замачивают в воде на 12 часов, промывают через сито в проточной воде для удаления глинистой фракции. Далее пробы выдерживают в слабом растворе дефлокулянта (пирофосфата натрия 4%) в течение 4 часов и вновь промывают через более мелкие сита. Именно из таких подготовленных проб в последствии вручную и отбираются угли для дальнейшего изучения.
В лабораторных условиях очищенные угольки ожидает еще ряд исследовательских этапов:
Этап 1 – послойное сканирование угольных частиц для получения фотографий большого разрешения, которые в последствии обрабатываются специализированной компьютерной программой ImageJ (модуль CharTool). В результате для каждого образца педоантракомассы рассчитываются параметры размера и формы, позволяющие судить об его морфологических особенностях.
Этап 2 – идентификация под 500-кратным увеличением. На этом этапе по характерному рисунку древесных структур под микроскопом определяется вид растения, подвергшегося пожару. Таким образом наши коллеги устанавливают видовое разнообразие леса, когда-то произраставшего на изучаемой территории.
Макрофотографии древесного угля осины обыкновенной (Populustremula). Показано сосудистое строение древесины лиственных видов.
Этап 3 – радиоуглеродное датирование некоторых частиц методом ускорительной масс-спектрометрии (AMS). Это последний, но не менее важный шаг в изучении почвенного угля, позволяющий с высокой точностью установить, когда именно произошел пожар.
Таким образом нашим коллегам удалось выяснить, что большая часть изученных углей принадлежит хвойным видам растений. На всех площадках, обработанных к этому времени, доминирующим видом является лиственница Гмелина (Larix Gmelinii). Довольно часто встречаются представители вида сосна обыкновенная (Pinus sylvestris). Из лиственных видов наиболее распространены древесные и кустарниковые формы семейства березовых (Betulaceae) и ивовых (Salicaceae).
Что же это значит? На данном этапе работ еще рано делать какие-либо громкие выводы. Однако уже сейчас видно, что древесный угль присутствует в почвенных профилях всех исследованных площадок. Наибольшее его содержание отмечается в верхних слоях на глубине до 20 см, а с увеличением глубины антракомассы становится меньше.
Макрофотографии древесного угля лиственницы Гмелина (Larix Gmelinii). Показаны
характерные структуры древесины хвойных растений, сохранившиеся при горении.
Можно отметить, что в период голоцена (а это порядка 12 тыс. лет) на территориях севера Амурской области и юга Якутии произрастали хвойные, преимущественно лиственничные, леса, очень похожие на современные.
А пока работа над реконструкцией лесных экосистем нашего региона продолжается и, возможно, совсем скоро мы сможем более ясно представить себе картину лесных экосистем в тот период, когда на Земле еще в полной мере властвовал каменный век.
Большей новостей из жизни ИГиП ДВО РАН и «ЭкоЛаб» — в наших телеграм-каналах. Подписывайтесь! Мы рассказываем об амурской науке интересно и познавательно!