Geomorfologiâ i paleogeografiâ

Геоморфология и палеогеография

2949-17892949-1797

The Russian Academy of Sciences

697398

10.31857/S2949178925030062

HOLOCENE PALAEOGEOGRAPHY

ПАЛЕОГЕОГРАФИЯ ГОЛОЦЕНА

Research Article

PALEOFIRE DYNAMICS OF THE TOBOL REGION (BASED ON THE LAKE-BOG DEPOSITS OF THE OSKINO PEAT BOG)

ПАЛЕОПОЖАРНАЯ ДИНАМИКА ПРИТОБОЛЬЯ (ПО МАТЕРИАЛАМ ОЗЕРНО-БОЛОТНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ТОРФЯНИКА ОСЬКИНО)

Trubitsyna

E. D

Трубицына

Э. Д

el.yuzh@gmail.com

Afonin

A. S

Афонин

А. С

hawk_lex@list.ru

Ryabogina

N. E

Рябогина

Н. Е

nataly.ryabogina@gmail.com

Tyumen Scientific Center of the Siberian Branch of the RASТюменский научный центр СО РАН

University of GothenburgГётеборгский университет

15092025

563

VOL 56, NO3 (2025)

ТОМ 56, №3 (2025)

44245602122025

2025

Russian Academy of Sciences

Российская академия наук

https://journals.eco-vector.com/2949-1789/article/view/697398

This study investigates the spatiotemporal dynamics of fire regimes in the northern forest-steppe zone of the Tobol region (south of the Tyumen region) over the past 9.6 ka by integrating palaeoecological, archaeological, and paleofire data from the Oskino lake-bog sediments. The site's location, situated within northern forest-steppe zone and surrounded by archaeological sites spanning various periods, allows for the assessment of both natural (climatic) and anthropogenic influences on fire regimes. Changes in the peat properties, radiocarbon dating, and quantification of macrocharcoal particles from the Oskino-21 core were employed. Data were correlated with existing macrobotanical and pollen data from the Oskino-09 core, providing a comprehensive context. The results demonstrate a positive correlation between reduced moisture levels and increased fire activity, along with a correlation between pine forest dominance and fire frequency. Before human settlement of the territory (9.5–8.2 ka BP), high pyrogenic event concentrations suggest a climate—driven fire regime, potentially associated with drier conditions and the prevalence of pine forests. Palynological data from the Neolithic to early Iron Age (up to 4.5 ka BP), reveals minimal human impact on vegetation which could be related to an appropriative economy. However, an increase in fire activity is observed between 5.9 and 4.6 ka BP, potentially linked to human settlement along the lake shore during the Eneolithic and Bronze Age. Between 4.7 and 2.9 ka BP, a shift towards settled pastoralism is observed, accompanied by a decrease in fire frequency. This may be attributed to population migration towards floodplain areas and also increased humidity. The study unequivocally demonstrates a pronounced increase in anthropogenic influence on fire regimes starting at 1.4 ka BP, with economic activities significantly impacting both the background rate of charcoal accumulation and the frequency of fire episodes.

В работе сопоставлены палеоэкологические, археологические и палеопожарные данные по Притоболью, полученные в результате исследования отложений заболоченного озера Оськино-21 (юг Тюменской области). Этот небольшой торфяник приурочен к северной лесостепи и расположен в окружении археологических памятников разного времени, что позволяет оценить зависимость лесных пожаров как от природных (климатических), так и от антропогенных факторов. Исследование охватывает 9.6 тыс. кал.л., включая весь период заселения окружающей территории с финала гренландского яруса голоцена. Выполнены анализ изменений свойств торфа, радиоуглеродное датирование, подсчитаны макроскопические частицы древесного угля в озерно–болотных отложениях. В работе проведена корреляция полученных данных с результатами археологических исследований близлежащей территории, а также с результатами ботанического анализа торфа и данными спорово–пыльцевого анализа, полученными ранее из отложений Оськино-09. Сопоставление этих данных показало зависимость между снижением уровня увлажнения и усилением пожарной активности, кроме того показана корреляционная зависимость между долей сосновых лесов и частотой возникновения пожаров, а также отмечено влияние антропогенного фактора на пожарную динамику. Около 9.5–8.2 тыс. кал.л.н., когда еще не началось освоение этой территории людьми, отмечалась высокая частота пирогенных эпизодов, что могло быть связано с сухими условиями и расселением сосны в лесах. Спорово–пыльцевые данные с неолитического времени до раннего железного века указывают на незначительное антропогенное влияние на растительность, что связано с существованием присваивающего типа хозяйства вплоть до 4.5 тыс. кал.л.н. Однако отмечается увеличение пожарной активности в интервале 5.9 по 4.6 тыс. кал.л.н. Вероятно, на это повлияло заселение берегов озера в энеолитическое и бронзовое время. В период 4.7–2.9 тыс. кал.л.н. происходит переход населения к придомному скотоводству, и количество пожаров снижается, что могло быть связано со смещением населения в сторону поймы, а также с более влажными климатическими условиями. Отмечено заметное увеличение влияния хозяйственной деятельности на фоновые скорости накопления макроскопических частиц угля и количество пожарных эпизодов, начиная с 1.4 тыс. кал.л.н.

Western Siberiamacrocharcoalpaleofirespaleoarchivesarchaeology

Западная Сибирьмакроугольпалеопожарыпалеоархивыархеология

The study was supported by the grant of the Russian Science Foundation No. 23-27-00437 "Retrospective dynamics of forest fires in Western Siberia: the influence of natural and anthropogenic factors at the southern forest boundary"

Исследование выполнено при поддержке гранта российского научного фонда № 23-27-00437 "Ретроспективная динамика лесных пожаров Западной Сибири: влияние природных и антропогенных факторов на южной границе леса"

Атлас Тюменской области (1971) Ред. Е.А. Огороднова. Вып. 1. М. — Тюмень: Главное управление Геодезии и Картографии при Совете Министров СССР. 171 с.

Ogorodnov E.A. (Ed.) (1971) Atlas Tyumenskoi oblasti (Atlas of the Tyumen Region). Moscow, Tyumen: Glavnoe upravlenie Geodezii i Kartografii pri Sovete Ministrov SSSR (Publ.). 171 p (in Russ).

Бакулин В.В., Козин В.В. (1996) География Тюменской области. Екатеринбург: Средне-Уральское кн. изд-во. 240 с.

Ogorodnov E.A. (Ed.) (1971) Atlas Tyumenskoi oblasti (Atlas of the Tyumen Region). Moscow, Tyumen: Glavnoe upravlenie Geodezii i Kartografii pri Sovete Ministrov SSSR (Publ.). 171 p (in Russ).

Бакулин В.В., Козин В.В. (1996) География Тюменской области. Екатеринбург: Средне-Уральское кн. изд-во. 240 с.

Волков Е.Н. (2007) Комплекс археологических памятников Ингальская долина. Новосибирск: Наука. 224 с.

Бакулин В.В., Козин В.В. (1996) География Тюменской области. Екатеринбург: Средне-Уральское кн. изд-во. 240 с.

Bakulin V.V., Kozin V.V. (1996) Geografiya Tyumenskoi oblasti (Geography of the Tyumen Region). Ekaterinburg: Sredne-Ural'skoe knizhnoe izdatel'stvo (Publ.). 240 p (in Russ).

Карта растительности Западной Сибири масштаба 1:1500000 (1976) Под ред. В.Я. Михайленко. М.: ГУГК. 4 л.

Bakulin V.V., Kozin V.V. (1996) Geografiya Tyumenskoi oblasti (Geography of the Tyumen Region). Ekaterinburg: Sredne-Ural'skoe knizhnoe izdatel'stvo (Publ.). 240 p (in Russ).

Волков Е.Н. (2007) Комплекс археологических памятников Ингальская долина. Новосибирск: Наука. 224 с.

Кременецкий К.В. Черкинский А.Е., Тарасов П.Е. (1994) История основных боров Казахстана в голоцене. Ботанический журнал. Т. 79. № 3. С. 12–29.

Волков Е.Н. (2007) Комплекс археологических памятников Ингальская долина. Новосибирск: Наука. 224 с.

Volkov E.N. (2007) Kompleks arkheologicheskikh pamyatnikov Ingal'skaya dolina. (Complex of archaeological monuments Ingalskaya) Novosibirsk: Nauka (Publ.). 224 р (in Russ).

Ландшафты голоцена и взаимодействие культур в Тоболо-Ишимском междуречье (2008) Под ред. В.И. Молодина. Новосибирск: Наука. 212 с.

Volkov E.N. (2007) Kompleks arkheologicheskikh pamyatnikov Ingal'skaya dolina. (Complex of archaeological monuments Ingalskaya) Novosibirsk: Nauka (Publ.). 224 р (in Russ).

Карта растительности Западной Сибири масштаба 1:1500000 (1976) Под ред. В.Я. Михайленко. М.: ГУГК. 4 л.

Масленникова А.В., Удачин В.Н., Дерягин В.В. (2014) Палеоэкология и геохимия озерной седиментации голоцена Урала. Екатеринбург: РИО УрО РАН. 136 с.

Карта растительности Западной Сибири масштаба 1:1500000 (1976) Под ред. В.Я. Михайленко. М.: ГУГК. 4 л.

Mikhailenko V. Ya. (Ed.) (1976) Karta rastitel'nosti Zapadnoi Sibiri mastshtaba 1 : 1500000 (Vegetation map of Western Siberia on a scale 1 : 1500000). Moscow: GUGK (Publ.). 4 p (in Russ).

Матвеева Н.П., Ларина Н.С., Берлина С.В. и др. (2005) Комплексное изучение условий жизни древнего населения Западной Сибири. Новосибирск: Изд-во СО РАН. 228 с.

Mikhailenko V. Ya. (Ed.) (1976) Karta rastitel'nosti Zapadnoi Sibiri mastshtaba 1 : 1500000 (Vegetation map of Western Siberia on a scale 1 : 1500000). Moscow: GUGK (Publ.). 4 p (in Russ).

Насонова Э.Д., Рудая Н.А. (2015) Природные условия обитания человека в Притоболье: от неолита до средневековья (по материалам поселения Оськино Болото). Известия Иркутского государственного университета. Серия: Геоархеология. Этнология. Антропология. Т. 13. С. 96–105.

10.

Kremnetski K.V., Tarasov P.E., Cherkinskiy A.E. (1994) History of the island pine forests of Kazakhstan in the Holocene. Botanicheskii zhurnal. Vol. 79. No. 3. P. 12–29 (in Russ).

Насонова Э.Д., Рудая Н.А. (2016) Палинологический метод как способ стратификации археологических объектов на примере поселения Оськино Болото. Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. Т. 7. № . 1. С. 93–100.

Kremnetski K.V., Tarasov P.E., Cherkinskiy A.E. (1994) History of the island pine forests of Kazakhstan in the Holocene. Botanicheskii zhurnal. Vol. 79. No. 3. P. 12–29 (in Russ).

11.

Насонова Э.Д., Рябогина Н.Е, Афонин А.С. и др. (2019) Растительность и климат междуречья Исети и Тобола от энеолита до раннего железного века: новые палеоэкологические данные торфяника Оськино 09. Вестник археологии, антропологии и этнографии. № 4 (47). С. 15–27. https://doi.org/10.20874/2071-0437-2019-47-4-2

12.

Molodin V.I. (Ed.) (2008) Landshafty golotsena i vzaimodeistvie kul'tur v Tobolo-Ishimskom mezhdurech'e (Holocene landscapes and interaction of cultures in the Tobol-Ishim interfluve). Novosibirsk: Nauka (Publ.). 212 p (in Russ).

Пупышева М.А., Бляхарчук Т.А. (2024) Реконструкция голоценовой истории палеопожаров в среднетаежной подзоне Западной Сибири по данным макроуголькового анализа озерных отложений. Геосферные исследования. № 1. С. 135–151. https://doi.org/10.17223/25421379/30/8

13.

Ткачев А.А., Ткачева Н.А. (2006) Культурные комплексы поселения Оськино Болото (по материалам раскопок 2005 г.). Вестник археологии, антропологии и этнографии. № 7. С. 241–248.

14.

Maslennikova A.V., Udachin V.N., Deryagin V.V. (2014) Paleoekologiya i geokhimiya ozernoi sedimentatsii golotsena Urala (Paleoecology and geochemistry of lacustrine sedimentation of the Holocene of the Urals). Ekaterinburg: RIO UrO (Publ.). 136 p (in Russ).

Хозяинова Н.В. (2000) Особенности флоры и растительности охраняемых территорий северной лесостепи Тюменской области. Проблемы взаимодействия человека и природной среды. Вып. 1. С. 85–89.

15.

Bondur V.G., Mokhov I.I., Voronova O.S. et al. (2020) Satellite monitoring of Siberian wildfires and their effects: Features of 2019 anomalies and trends of 20-year changes. Dokl. Earth Sci. Vol. 492. P. 370–375. https://doi.org/10.1134/S1028334X20050049

16.

Matveeva N.P., Larina N.S., Berlina S.V. et al. (2005) Kompleksnoe izuchenie uslovii zhizni drevnego naseleniya Zapadnoi Sibiri (Comprehensive study of living conditions of the ancient population of Western Siberia). Novosibirsk: SO RAN (Publ.). 228 p (in Russ).

Chambers F.M., Beilman D.W., Yu Z. (2010/11) Methods for determining peat humification and for quantifying peat bulk density, organic matter and carbon content for palaeostudies of climate and peatland carbon dynamics. Mires and Peat. Vol. 7. No. 7. P. 1–10.

17.

Feurdean A., Florescu G., Tantau I. et al. (2020) Recent fire regime in the southern boreal forests of western Siberia is unprecedented in the last five millennia. Quat. Sci. Rev. Vol. 244. P. 106495. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2020.106495

18.

Nasonova E.D., Rudaya N.A. (2015) Palaeoenvironmental Conditions of Human Habitation in Pritobolye: from the Neolithic to the Middle Ages: (Based on the Pollen Data from Settlement Oskino Boloto). Izvestiya Irkutskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Geoarkheologiya. Etnologiya. Antropologiya. Vol. 13. P. 96–105 (in Russ).

Finsinger W., Bonnici I. (2022) Tapas: An R package to perform trend and peaks analysis. Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.6344463

19.

Goldammer J.G., Furyaev V.V. (1996) Fire in Ecosystems of Boreal Eurasia. Ecological Impacts and Links to the Global System. In: Fire in Ecosystems of Boreal Eurasia. Dordrecht, Boston, London: Kluwer academic publishers. P. 1–20.

20.

Nasonova E.D., Rudaya N.A. (2016) Palynological method as a way of stratification of archeological objects: Сase study Oskino Boloto. Dinamika okruzhayushchei sredy i global'nye izmeneniya klimata. Vol. 7. No. 1. P. 93–100 (in Russ).

Hamilton D.S., Hantson S., Scott C.E. et al. (2018) Reassessment of pre-industrial fire emissions strongly affects anthropogenic aerosol forcing. Nat. Commun. Vol. 9. No. 1. P. 1–12. https://doi.org/10.1038/s41467-018-05592-9

21.

Harrison S.P., Marlon J.R., Bartlein P.J. (2010) Fire in the Earth system. Changing climates, earth systems and society. Springer. Dordrecht. P. 21–48. https://doi.org/10.1007/978-90-481-8716-4_3

22.

Nasonova E.D., Ryabogina N.E., Afonin A.S. et al. (2019) Vegetation and climate of the Iset–Tobol interfluve from the Eneolithic to the Early Iron Age: New palaeoecological data on the Oskino 09 swamp. Vestnik arkheologii, antropologii i etnografii. No. 4 (47). P. 15–27 (in Russ). https://doi.org/10.20874/2071-0437-2019-47-4-2

Haslett J., Parnell A. (2008) A simple monotone process with application to radiocarbon–dated depth chronologies. J. of the Royal Statistical Society. Series C. Applied Statistics. Vol. 57. Iss. 4. P. 399–418. https://doi.org/10.1111/j.1467-9876.2008.00623.x

23.

Heiri O., Lotter A.F., Lemcke G. (2001) Loss on ignition as a method for estimating organic and carbonate content in deposits: reproducibility and comparability of results. J. of Paleolimnology. Vol. 25. P. 101–110. https://doi.org/10.1023/A:1008119611481

24.

Pupysheva M.A., Blyakharchuk T.A. (2024) Reconstruction of the Holocene paleo-fire history in the middle taiga subzone of Western Siberia according to the macro-charcoal analysis of lake sediments. Geosfernye issledovaniya. No. 1. P. 135–151 (in Russ). https://doi.org/ 10.17223/25421379/30/8

Kelly R.F., Higuera P.E., Barrett C.M. et al. (2011) Signal-to-noise index to quantify the potential for peak detection in sediment – charcoal records. Quat. Res. Vol. 75. No. 1. P. 11–17. https://doi.org/10.1016/j.yqres.2010.07.011

25.

Kharuk V.I., Ponomarev E.I., Ivanova G.A. et al. (2021) Wildfires in the Siberian taiga. Ambio. Vol. 50. P. 1953–1974. https://doi.org/10.1007/s13280-020-01490-x

26.

Tkachev A.A., Tkacheva N.A. (2006) Cultural complexes of the Oskino Boloto settlement (based on materials from excavations in 2005). Vestnik arkheologii, antropologii i etnografii. No. 7. P. 241–248 (in Russ).

Krivonogov S.K., Takahara H., Yamamuro M., et al. (2012) Regional to local environmental changes in southern Western Siberia: Evidence from biotic records of mid to late Holocene sediments of Lake Beloye. Palaeogeogr., Palaeoclimatol., Palaeoecol. Vol. 331–332. P. 177–193. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2011.09.013

27.

Mooney S., Tinner W. (2001) The analysis of charcoal in peat and organic sediments. Mires and Peat. Vol. 7. P. 1–18.

28.

Khozyainova N.V. (2000) Features of flora and vegetation of protected areas of the northern forest-steppe of the Tyumen region. Problemy vzaimodeistviya cheloveka i prirodnoi sredy. Iss. 1. P. 85–89. (in Russ)

Payne R.J., Blackford J.J. (2008) Peat humification and climate change: a multi-site comparison from mires in south-east Alaska. Mires and Peat. Р. 1–11.

29.

R Core Team – R: A Language and Environment for Statistical Computing. R Foundation for Statistical Computing [Электронный ресурс]. URL https://www.R-project.org/ (дата обращения: 24.03.2025)

30.

Reimer P.J., Austin W.E.N., Bard E. et al. (2020) The IntCal20 Northern Hemisphere radiocarbon age calibration curve (0–55 cal BP). Radiocarbon. Vol. 62. Iss. 4. P. 725–757. https://doi.org/10.1017/RDC.2020.41

31.

Rudaya N., Nazarova L., Nourgaliev D. et al. (2012) Mid-late Holocene environmental history of Kulunda, southern West Siberia: Vegetation, climate and humans. Quat. Sci. Rev. Vol. 48. P. 32–42. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2012.06.002

32.

Finsinger W., Bonnici I. (2022) Tapas: An R package to perform trend and peaks analysis. Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.6344463

Ryabogina N.E., Afonin A.S., Ivanov S.N. (2020) Late Glacial and Holocene in the south of Western Siberia: geochemical indices and pollen data in Kyrtyma Lake sediments. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Vol. 438. 012023. https://doi:10.1088/1755-1315/438/1/012023

Finsinger W., Bonnici I. (2022) Tapas: An R package to perform trend and peaks analysis. Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.6344463

33.

Ryabogina N.E., Afonin A.S., Ivanov S.N. et al. (2019) Holocene paleoenvironmental chances reflected in peat and lake sediments records of Western Siberia: Geochemical and plant macrofossil proxies. Quat. Int. Vol. 528. P. 73–87. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2019.04.006

34.

Ryabogina N.E., Nesterova M.I., Utaygulova R.R. et al. (2024) Forest fires in southwest Western Siberia: The impact of climate and economic transitions over 9000 years. J. of Quat. Sci. Vol. 39. Iss. 3. Р. 432–442. https://doi.org/10.1002/jqs.3593

35.

Van Oldenborgh G.J., Krikken F., Lewis S. et al. (2021) Attribution of the Australian bushfire risk to anthropogenic climate change. Natural Hazards and Earth System Sci. Vol. 21. No. 3. P. 941–960. https://doi.org/10.5194/nhess 21-941-2021

36.

Wang Z., Huang J.G., Ryzhkova N. et al. (2021) 352 years long fire history of a Siberian boreal forest and its primary driving factor. Global and Planetary Change. Vol. 207. P. 103653. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2021.103653

37.

Yuzhanina E.D., Ivanov S.N., Afonin A.S. et al. (2022b) Mid to late Holocene paleoenvironmental changes in the southern forest border of Western Siberia inferred from pollen data. Palaeogeogr., Palaeoclimatol., Palaeoecol. Vol. 588. 110800. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2021.110800

38.

Yuzhanina E.D., Ryabogina N.E., Afonin A.S. (2022a) Lake-swamp transition in the West–Siberian forest–steppe: pollen and plant microremains indicators of wetland ecosystem. IOP Conference Series: Earth and Environmental Sci. Vol. 1093. 012014. https://doi:10.1088/1755-1315/1093/1/012014

39.

Kharuk V.I., Ponomarev E.I., Ivanova G.A. et al. (2021) Wildfires in the Siberian taiga. Ambio. Vol. 50. P. 1953–1974. https://doi.org/10.1007/s13280-020-01490-x

Zhilich S., Rudaya N., Krivonogov S. et al. (2017) Environmental dynamics of the Baraba forest-steppe (Siberia) over the last 8000 years and their impact on the types of economic life of the population. Quat. Sci. Rev. Vol. 163. P. 152–161. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2017.03.022

Kharuk V.I., Ponomarev E.I., Ivanova G.A. et al. (2021) Wildfires in the Siberian taiga. Ambio. Vol. 50. P. 1953–1974. https://doi.org/10.1007/s13280-020-01490-x

40.

41.

Mooney S., Tinner W. (2001) The analysis of charcoal in peat and organic sediments. Mires and Peat. Vol. 7. P. 1–18.

42.

Payne R.J., Blackford J.J. (2008) Peat humification and climate change: a multi-site comparison from mires in south-east Alaska. Mires and Peat. Р. 1–11.

43.

44.

45.

46.

47.

48.

49.

50.

51.

52.

53.