Fire regimes in a warming world: the role of plant traits in the resilience to fire of Eurasian boreal forests
Final Report Abstract
Das Hauptziel dieses Projekts bestand darin, Schätzungen der Brandhäufigkeit und -schwere für wichtige boreale sibirische Taxa während des Holozäns bereitzustellen und Hypothesen über die Wechselwirkungen zwischen Brandregimen, funktionellen Pflanzenmerkmalen und Zustandsänderungen in den sibirischen borealen Wäldern zu testen. Die Methodik umfasst paläoökologische Multi-Proxy-Techniken (Holzkohlemorphologien, Holzkohlegröße, Laborverbrennungsexperimente, Pollen, Dungpilze, stabile C-, N-Isotope und Testamöben), die auf feuerbezogenen funktionellen Merkmalen kombiniert werden. Zusammen mit veröffentlichten fossilen Holzkohle- und Pollenaufzeichnungen zielte das Projekt auch darauf ab, großräumige Muster bei der Änderung des Feuerregimes mit feuerbezogenen funktionellen Merkmalen wichtiger eurasischer borealer Waldtaxa zu bestimmen. Insgesamt schloss dieses Projekt eine kritische Wissenslücke in Bezug auf Interaktions- und Rückkopplungsmechanismen zwischen Feuer-, Klima- und Pflanzenfunktionstypen in der Vergangenheit in Sibirien. Trotz der Pandemiebeschränkungen und des Ukrainekriegs wurden die Ziele dieses Projekts in Bezug auf die wissenschaftlichen Ergebnisse und die Initiierung neuer Verbundforschung erreicht: • Die Verwendung von im Labor hergestellten Holzkohle-Morpho-Partikeln zur Verbesserung der Partikelidentifikation und der Rekonstruktion des verbrannten Brennstoffs und des Feuertyps, d. h. Oberflächenbrände im Vergleich zu Kronenbränden. • Kalibration mit Hilfe von Holzkohle-basierter Brandregime-Rekonstruktion mit Satellitenbild-basiertem Auftreten und Schweregrad aktueller Brandereignisse in der Nähe der Untersuchungsstandorte. • Erstmalige Bestimmung des langfristigen Zusammenhangs zwischen Feuerregimen und feuerbezogenen Funktionsmerkmalen der wichtigsten borealen Baumtaxa in Westsibirien. Feuerresitente (Pinus sylvestris) waren anfällig für eine erhöhte Brandschwere; Feuermeider, insbesondere Picea obovata, sowohl von häufigen als auch von schweren Bränden, während sich Feuereindringlinge (Betula) sowohl von häufigen als auch von schweren Bränden erholten. • Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen der Feuchtigkeit der Mooroberfläche, der Vegetationszusammensetzung und dem Ausmaß und der Schwere von Bränden. Trockenere Moorbedingungen erhöhen die Brandeintrittswahrscheinlichkeit und Brandschwere deutlich. Auch der Nadelwaldreichtum war unter trockeneren Moorbedingungen höher. Zukünftige Moortrocknung kann zu einer anfänglichen Ausdehnung von Nadelwäldern auf diesen Mooren führen und auch die Häufigkeit und Schwere von Waldbränden verschlimmern. Folglich kann es die Verlagerung von Nadelbäumen, insbesondere den Feuermeidern, hin zu Laubbäumen beschleunigen. • Die erste Bewertung der Feuerhäufigkeit und des Wiederholungsintervalls im Holozän und des zeitlichen Verlaufs der signifikanten Verschiebungen im Feuerregime über dem eurasischen borealen Wald auf der Grundlage von Holzkohledaten. Die Häufigkeit und Heftigkeit der jüngsten Brände übersteigt die langfristigen holozänen Trends oder diejenigen, die in den letzten 4500 Jahren in Eurasien und allen seinen Regionen mit Ausnahme des borealen Fennoskandinaviens aufgezeichnet wurden. Regionen mit der stärksten Zunahme der Brände sind Zentralsibirien, das europäische Russland und das boreonemorale Fennoskandinavien. • Unsere komplementären Datensätze stabiler C- und N-Isotope, pflanzlicher Makrofossilien und der Tiefe des Grundwasserspiegels ermöglichen eine Bewertung der vergangenen Variabilität der Klimabedingungen und der Raten der Kohlenstoff- und Stickstoffansammlungen in Torfgebieten in Westsibirien und ihrer Fähigkeit, Kohlenstoff während eines Klimawandels zu binden. Die Ergebnisse wurden in High-Impact-Factor-Journals veröffentlicht oder sind in Vorbereitung. Die Gesamtergebnisse dieses Projekts lieferten ein tieferes Verständnis der räumlich-zeitlichen Zusammenhänge zwischen der Baumzusammensetzung, ihren feuerbezogenen Merkmalen und Feuerregimen. Es ermöglichte auch eine Bewertung des Potenzials für boreale Arten, sich an neue Brandregime anzupassen, eine wesentliche Voraussetzung für eine effektive Landmanagementplanung zur Reduzierung von Brandrisiken.
Publications
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2000 years of variability in hydroclimate and carbon accumulation in western Siberia and the relationship with large-scale atmospheric circulation: A multi-proxy peat record. Quaternary Science Reviews, 226, 105948.
Feurdean, Angelica; Gałka, Mariusz; Florescu, Gabriela; Diaconu, Andrei-Cosmin; Tanţău, Ioan; Kirpotin, Sergey & Hutchinson, Simon M.
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Recent fire regime in the southern boreal forests of western Siberia is unprecedented in the last five millennia. Quaternary Science Reviews, 244, 106495.
Feurdean, Angelica; Florescu, Gabriela; Tanţău, Ioan; Vannière, Boris; Diaconu, Andrei-Cosmin; Pfeiffer, Mirjam; Warren, Dan; Hutchinson, Simon M.; Gorina, Natalia; Gałka, Mariusz & Kirpotin, Sergey
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Great Vasyugan Mire: How the world’s largest peatland helps addressing the world’s largest problems. Ambio, 50(11), 2038-2049.
Kirpotin, Sergey N.; Antoshkina, Olga A.; Berezin, Alexandr E.; Elshehawi, Samer; Feurdean, Angelica; Lapshina, Elena D.; Pokrovsky, Oleg S.; Peregon, Anna M.; Semenova, Natalia M.; Tanneberger, Franziska; Volkov, Igor V.; Volkova, Irina I. & Joosten, Hans
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The transformation of the forest steppe in the lower Danube Plain of southeastern Europe: 6000 years of vegetation and land use dynamics. Biogeosciences, 18(3), 1081-1103.
Feurdean, Angelica; Grindean, Roxana; Florescu, Gabriela; Tanţău, Ioan; Niedermeyer, Eva M.; Diaconu, Andrei-Cosmin; Hutchinson, Simon M.; Nielsen, Anne Brigitte; Sava, Tiberiu; Panait, Andrei; Braun, Mihaly & Hickler, Thomas
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Holocene wildfire regimes in western Siberia: interaction between peatland moisture conditions and the composition of plant functional types. Climate of the Past, 18(6), 1255-1274.
Feurdean, Angelica; Diaconu, Andrei-Cosmin; Pfeiffer, Mirjam; Gałka, Mariusz; Hutchinson, Simon M.; Butiseaca, Geanina; Gorina, Natalia; Tonkov, Spassimir; Niamir, Aidin; Tantau, Ioan; Zhang, Hui & Kirpotin, Sergey
