RESTORATION OF PLANT COVER IN RAISED BOGS AND PALSAS IN NORTHERN WESTERN SIBERIA DURING PYROGENIC SUCCESSION

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Western Siberia is a fire-hazardous territory of Russia due to a wide distribution of mires including drained ones. Investigation of processes of the vegetation cover restoration after fires is the target of current interest. This paper provides an assessment of qualitative and quantitative parameters of post-fire restoration of the plant cover in the 6th–9th year of succession in ombrotrophic bogs of taiga and forest-tundra in Western Siberia: the species composition, coverage and aboveground biomass of various plant components.The study was carried out in three mire massifs. Two mires (Bakchar and Ust-Bakchar) are oligotrophic Sphagnum-dominated bogs located in the southern taiga subzone within the Tomsk Region. The third mire (Pangody) is a lichen-dominated palsa complex with Sphagnum hollows located in the forest-tundra in the Yamalo-Nenets Autonomous Region. The bogs in the southern taiga were drained in the 1980s, and as a result, vegetation and soil properties have transformed in Ust-Bakchar mire but not in Bakchar mire. Five pyrogenic sites in Bakchar mire and two sites in each of the the other two bogs were selected for the study. An undisturbed control site was chosen in each bog as well. The species composition, coverage and the stock of aboveground biomass were studied. The biomass was evaluated by mowing in certain plots.We found out that after 6–9 years of succession, the species diversity of vascular plants has increased and that of mosses and lichens has decreased in pyrogenic sites in comparison with undisturbed ones. The exceptions were the hollows in forest-tundra where the diversity of Sphagnum mosses has increased. Vegetation was recovered due to typical bog species. When the peat deposit burned almost down to the mineral bed, the highest diversity of vascular plants and the appearance of the species not typical of the palsa were observed. Restoration of the moss carpet occurred due to the colonization of peat by species of the genera Polytrichum and Sphagnum in subequal shares. The hollows in the forest-tundra were the exception. There, Sphagnum mosses prevailed and Warnstorfia fluitans also settled. Within one bog, the restoration of the plant cover occurred unevenly due to the pyrogenic transformation of the microrelief and the appearance of habitats with different soil moisture conditions. The coverage and phytomass of the herb-subshrub layer were restored most quickly. Moss colonization was slower, and lichen colonization was minimal. Therefore, on the palsa in the forest-tundra, the total stock of living phytomass was five times lower than in the control undisturbed sites. The total plant stock in other bogs was close to that on the control undisturbed sites or lower no more than twice.

About the authors

N. G. Koronatova

Siberian Research Institute of Agriculture and Peat – Branch of the Siberian Federal Scientific Center for Agrobiotechnology of the RAS

Author for correspondence.
Email: koronatova@issa-siberia.ru
Gagarina Str., 3, Tomsk, 634050, Russia

V. A. Stepanova

Siberian Research Institute of Agriculture and Peat – Branch of the Siberian Federal Scientific Center for Agrobiotechnology of the RAS

Email: verastep1985@rambler.ru
Gagarina Str., 3, Tomsk, 634050, Russia

References

  1. Akhmet’eva N.P., Mikhailova A.V., Fedorova L.P. 2018. Vegetation and soil covers at early stage of post-fire recovery in extracted peatlands. – Lesovedenye. 2: 119–129 (In Russ.). https://doi.org/10.7868/S0024114818020043
  2. Benscoter B.W. 2006. Post-fire bryophyte establishment in a continental bog. – J. Veg. Sci. 17: 647–652.
  3. Benscoter B.W., Vitt D.H. 2008. Spatial patterns and temporal trajectories of the bog ground layer along a post-fire chronosequence. – Ecosystems 11: 1054–1064. https://doi.org/10.1007/s10021-008-9178-4
  4. Biologicheskay produktivnost’ travyanykh ekosistem. 1988 [Biological productivity of grasslands]. Novosibirsk. 134 p. (In Russ.).
  5. Blier-Langdeau A., Rochefort L. 2016. Responce to fire of plant communities in a restored ombrotrophic peatland. – Proceed. 15th International Peat Congress. P. 439–443.
  6. Campeau S., Rochefort L. 1996. Sphagnum regeneration on bare peat surfaces: field and greenhouse experiment. – J. Appl. Ecoly. 33: 599–608.
  7. Clark P.J., Keith D.A., Vincent B.E., Letten A.D. 2015. Post- grazing and post-fire vegetation dynamics: long-term changes in mountain bogs reveal community resilience. – J. Veg. Sci. 26: 278–290. https://doi.org/10.1111/jvs.12239
  8. Czerepanov S.K. 1995. Vascular plants of Russia and adjacentstates. St-Petersburg. 990 p. (In Russ.)
  9. Groeneveld E.V.G., Rochefort L. 2002. Nursing plants in peatland restoration: on their potential use to alleviate frost heaving problems. – Suo 53(3-4): 73–85.
  10. Hassel K., Kyrkjeeide M.O., Yousefi N., Prestø T., Stenøien H.K., Shaw J.A., Flatberg K.I. 2018. Sphagnum divinum (sp. nov.) and S. medium Limpr. and their relationship to S. magellanicum Brid. – J. Bryol. 40: 197–222. https://doi.org/10.1080/03736687.2018.1474424
  11. Ignatov M.S., Afonina O.M., Ignatova E.A. et al. 2006. Check-list of mosses of East Europe and North Asia. – Arctoa. 15: 1–130. https://doi.org/10.15298/arctoa.15.01
  12. Kettridge N., Turetsky M., Sherwood J., Thompson D.K., Moller C.A., Benscoter B.W., Flannigan M.D., Wotton B.M., Waddington J.M. 2015. Moderate drop in water table increases peatland vulnerability to post-fire regime shift. – Scientific Reports. 5: 8063. https://doi.org/10.1038/srep08063
  13. Kim J.-S., Kug J.-S., Jeong S.-J., Park H., Schaepman- Strub G. 2020. Extensive fires in southeastern Siberian permafrost linked to preceding Arctic Oscillation. – Science Advances. 6(2): eaax3308. https://doi.org/10.1126/sciadv.aax3308
  14. Kimura H., Tsuyuzaki Sh. 2011. Fire severity affects vegetation and seed bank in a wetland. – Appl. Veg. Sci. 14: 350–357. https://doi.org/10.1111/j.1654-109X.2011.01126.x
  15. Kopoteva T.A. 2019. Pyrogenic succession in moss layer on mesotrophic peat bog of Outer Manchuria (Priamurye). – Bot. Zhurn. 104(7): 1045–1058 (In Russ.). https://doi.org/10.1134/S0006813619060103
  16. Kopoteva T.A., Kuptsova V.A. 2016. Effect of fires on the functioning of phytocenoses of peat bogs in the Middle-Amur lowland. – Russian Journal of Ecology. 47(1): 11–18. https://doi.org/10.1134/S1067413615060089
  17. Kosykh N.P., Mironycheva-Tokareva N.P., Koronatova N.G., Vishnyakova E.K. 2024. Productivity of the Bakchar bog plant communities in the initial stages of pyrogenic succession (southern taiga of Western Siberia). – Russian Journal of Ecology. 55(3): 178–189. https://doi.org/10.1134/S1067413624700036
  18. Kuhry P. 1994. The role of fire in the development of Sphagnum-dominated peatlands in western boreal Canada. – J. Ecol. 82: 899–910.
  19. Lavoie K., Pellerin P. 2007. Fires in temperate peatlands (southern Quebec): past and recent trends. – Can. J. Bot. 85(3): 263–272. https://doi.org/10.1139/B07-012
  20. Loisel J., van Bellen S., Pelletier L., Talbot J., Hugelius G., Karran D., Yu Z., Nichols J. and Holmquist J. 2016. Insights and issues with estimating northern peatland carbon stocks and fluxes since the Last Glacial Maximum. – Earth-Science Rev. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2016.12.001
  21. Lukenbach V.C., Devito K.J., Kettridge N., Petrone R.M., Wad- dington J.M. 2015. Hydrogeological controls on post-fire moss recovery in peatlands. – J. Hydrology. 530: 405–418. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2015.09.075
  22. Magnan G., Lavoie M., Payette S. 2012. Impact of fire on long-term vegetation dynamics of ombrotrophic peatlands in northwestern Québec, Canada. – Quaternary Research. 77(1): 110–121. https://doi.org/10.1016/j.yqres.2011.10.006
  23. Marcisz K., Galka M., Pietrala P., Miotk-Szpiganowicz G., Obremska M., Tobolski K., Lamentowicz M. 2017. Fire activity and hydrological dynamics in the past 5700 years reconstructed from Sphagnum peatlands along the oceanic- continental climatic gradient in northern Poland. – Quaternary Sci. Rev. 177: 145–157. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2017.10.018
  24. Minayeva T., Sirin A.A., Stracher G.B. 2013. The peat fires of Russia. – In: Coal and Peat Fires. A Global Perspective. 2. Elsevier, Amsterdam. P. 375–394.
  25. Novikov S.M., Usova L.I. 2000. New data on the area of mires and peat reserves in Russia. – In: Dynamics of Mire Ecosystems of Northern Eurasia in the Holocene. Petrozavodsk. P. 49–52 (In Russ.).
  26. Price J.S., Whitehead G.S. 2004. The influence of past and present hydrological conditions on Sphagnum recolonization and succession in a block-cut bog, Quebec. – Hydrol. Proc. 328: 315–328. https://doi.org/10.1002/hyp.1377
  27. Santesson R., Moberg R., Nordin A., Tønsberg T., Vitikainen O. 2004. Lichen-forming and lichenicolous fungi of Fennosñandia. Uppsala. 359 p.
  28. Sherwood J.H., Kettridge N., Thompson D.K., Morris P.J., Silins U., Waddington J.M. 2013. Effect of drainage and wildfire on peat hydrophysical properties. – Hydrol. Proc. 27: 1866–1874. https://doi.org/10.1002/hyp.9820
  29. Sinyutkina A.A., Gashkova L.P., Kharanzhevskaya Yu.A. 2024. Pyrogenic changes of bog vegetation and peat in Western Siberia. – Vestnik Mosk. Univ. Ser. 5. Geogr. 79(1): 78–88 (In Russ.). https://doi.org/10.55959/MSU0579-9414.5.79.1.6
  30. Thompson D.K., Waddington J.M. 2013. Peat properties and water retention in boreal forested peatlands subject to wildfire. – Water Resources Research. 49: 3651–3658. https://doi.org/10.1002/wrcr.20278
  31. Tuittila E.-S., Väliranta M., Laine J., Korhola A. 2007. Quantifying patterns and controls of mire vegetation succession in a southern boreal bog in Finland using partial ordinations. – J. Veg. Sci. 18: 891–902.
  32. Turetsky M.R., Kane E., Harden J., Ottmar R.D., Ma- nies K.L., Hoy E., Kasischke E.S. 2011. Recent acceleration of biomass burning and carbon losses in Alaskan forests and peatlands. – Nature Geosci. 4: 27–31. https://doi.org/10.1038/ngeo1027
  33. Vomperskii S.E., Glukhova T.V., Smagina M.V., Kovalev A.G. 2007. The conditions and consequences of fires in pine forests on drained bogs. – Lesovedenie. 6: 35–44 (In Russ.).
  34. Wieder R.K., Scott K.D., Kamminga K., Vile M.A., Vitt D.H., Bone T., Xu b., Benscoter B.W., Bhatti J.S. 2009. Postfire carbon balance in boreal bogs of Alberta, Canada. – Global Change Biology. 15: 63–81. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2008.01756.x
  35. Yu Z.C. 2012. Northern peatland carbon stocks and dyna- mics: a review. – Biogeoscie. 9: 4071–4085. https://doi.org/10.5194/bg-9-4071-2012
  36. Zoltai S.C., L.A. Morrissey, G.P. Livingston and W.J. de Groot. 1998. Effects of fires on carbon cycling in North American boreal peatlands. – Environ. Rev. 6. PP: 13–24.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».