Наблюдения за потоками СО2 на архипелаге Шпицберген: использование территории человеком меняет газообмен арктической тундры

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Обобщены результаты многолетних наблюдений (20142018 гг.) за почвенной эмиссией и нетто-потоками СО2 в естественных и антропогенно-измененных (АИ) экосистемах зональной арктической тундры на территории архипелага Шпицберген (пос. Баренцбург, 78°04′ с.ш., 14°13′ в.д). Установлено, что антропогенные факторы, связанные с местным землепользованием, в период своего активного воздействия могут почти вдвое (0.111 ± 0.021 > 0.064 ± 0.011 гС м–2ч–1) увеличивать эмиссию диоксида углерода из почвы. В тот же период нетто-баланс С на таких участках является положительным (источник для атмосферы). Самовосстанавливающиеся после антропогенного воздействия участки демонстрируют промежуточные между фоновыми и АИ участками величины почвенной эмиссии СО2, но при этом наибольший по сравнению с ними нетто-сток С во всем диапазоне освещенности. Фоновые экосистемы демонстрируют в разгар периода вегетации равновесное состояние по С-балансу. Наибольший вклад в вариации эмиссии СО2 из почвы вносят пространственные факторы (объясняют 56–66% дисперсии), тогда как временные факторы объясняют лишь 3.8–5.5%. Среди пространственных факторов наибольшее значение имеет мощность органогенного горизонта. Межгодовые флуктуации условий, среди которых наиболее важны влажность и температура верхнего (0–6 см) слоя почвы, одинаково влияют на АИ и фоновые экосистемы, поэтому пространственные различия между ними поддерживаются из года в год. Судя по предварительным оценкам, в отличие от диоксида углерода вклад потоков метана и закиси азота не зависит от антропогенного воздействия и является для местных экосистем незначимым.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Д. В. Карелин

Институт географии РАН; Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: dkarelin7@gmail.com
Россия, Москва

Э. П. Зазовская

Институт географии РАН

Email: dkarelin7@gmail.com
Россия, Москва

В. А. Шишков

Институт географии РАН

Email: dkarelin7@gmail.com
Россия, Москва

А. В. Долгих

Институт географии РАН

Email: dkarelin7@gmail.com
Россия, Москва

А. А. Сирин

Институт лесоведения РАН

Email: dkarelin7@gmail.com
Россия, с. Успенское (Московская обл.)

Г. Г. Суворов

Институт лесоведения РАН

Email: dkarelin7@gmail.com
Россия, с. Успенское (Московская обл.)

А. И. Азовский

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: dkarelin7@gmail.com

биологический факультет

Россия, Москва

Н. И. Осокин

Институт географии РАН

Email: dkarelin7@gmail.com
Россия, Москва

Список литературы

  1. Карелин Д.В., Замолодчиков Д.Г. Углеродный обмен в криогенных экосистемах. М.: Наука, 2008. 344 с.
  2. Карелин Д.В., Горячкин С.В., Замолодчиков Д.Г., Долгих А.В., Зазовская Э.П., Шишков В.А., Почикалов А.В., Сирин А.А., Суворов Г.Г., Краев Г.Н. Влияние местных антропогенных факторов на почвенную эмиссию биогенных парниковых газов в криогенных экосистемах // Ж. общей биологии. 2016. Т. 77. № 3. С. 167–181.
  3. Карелин Д.В., Горячкин С.В., Замолодчиков Д.Г., Долгих А.В., Зазовская Э.П., Шишков В.А., Краев Г.Н. Влияние различных видов антропогенного воздействия на эмиссию парниковых газов в мерзлотных экосистемах // ДАН. 2017. Т. 477. № 5. С. 610–612.
  4. Национальный атлас Арктики / ред. Бабурин В.Л., Бадина С.В., Болысов С.И., Бочарников М.В., Бредихин А.В., Ващенкова Е.Н., Вергун А.П., Гаранкина Е.В., Гиппиус Ф.Н., Гладкевич Г.И., Голубева Е.Н., Горячко М.Д., Даньшин А.И., Деев М.Г., Демидов А.Н., Добролюбов С.А., Дубинин Е.П., Емельянова Л.Г., Иванов А.Н., Казьмин М.А., Касимов Н.С., Кириллов П.Л., Кислов А.В., Кокин О.В., Колдобская Н.А., Левик Л.Ю., Леонова Н.Б., Лукьянова С.А., Микляева И.М., Огородов С.А., Платов Г.А., Романенко Ф.А., Румянцев В.Ю., Сафронов С.Г., Соколова Д.В., Солдатов М.С., Соловьёва Г.Д., Сорокина В.Н., Торопов П.А., Тузов Ф.К., Тульская Н.И., Фузеина Ю.Н., Чуженькова В.А., Шабалина Н.В., Яковлев Н.Г. М.: Роскартография, 2017. 496 с.
  5. Трест “Арктикуголь”. Официальный сайт ФГУП «ГТ “Арктикуголь”». http://www.arcticugol.ru/index.php/about/trest-arktikugol
  6. Anderson M.J., Gorley R.N., Clarke K.R. PERMANOVA+ for PRIMER: guide to software and statistical methods. Plymouth: PRIMER-E Ltd., 2008. 214 p.
  7. Climate change 2014: Synthesis Report: Contribution of Working Groups I, II, and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Geneva: IPCC, 2014. 151 p.
  8. Tishkov A.A. The ecosystems of the west coast of Spitsbergen (Svalbard archipelago) // Polar Geogr. and Geol. 1985. № 9 (1). P. 70–83.
  9. Tarnokai C., Canadell J.G., Schuur E.A.G., Kuhry P., Mazhitova G., Zimov S. Soil organic carbon pools in the northern circumpolar permafrost region // Global Biogeochem. Cycles. 2009. V. 23. P. 1–11.
  10. Yakushev V.S., Chuvilin E.M. Natural gas and gas hydrate accumulations within permafrost in Russia // Cold regions science and technology. 2000. V. 31. P. 189–197.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Многолетняя изменчивость потоков почвенной эмиссии СО2 за 2014–2018 гг. в фоновых (1) и антропогенно-измененных (2) экотопах на участках наблюдений на о-ве Западный Шпицберген в зависимости от температуры воздуха (3) и влажности верхнего (0–6 см) слоя почвы (4). Приведены средние и их стандартные ошибки.

Скачать (81KB)
3. Рис. 2. Ранжированные по возрастанию величины почвенной эмиссии СО2 (1) на участках, где активное многолетнее антропогенное воздействие продолжается (N = 29), (2) на фоновых участках (N = 23), и (3) на самовосстанавливающихся участках, где активное антропогенное влияние прекратилось 5–30 лет назад; N = 20 (Западный Шпицберген, 2014–2018 гг.).

Скачать (61KB)
4. Рис. 3. Сравнение оценок нетто-потока СО2 в различных экосистемах арктической тундры Западного Шпицбергена в зависимости от мощности потока солнечной радиации (микроэйнштейн м–2с–1) в июле–августе 2017 и 2018 г. 1 – фоновые сообщества арктической полигональной тундры, 2 – зарастающие (самовосстанавливающиеся) антропогенно-измененные (АИ) участки, 3 – активно используемые АИ участки. Положительные значения нетто-потока обозначают его источник в атмосферу, отрицательные – сток из атмосферы. Пунктирные линии – линейные тренды с коэффициентами детерминации.

Скачать (65KB)

© Российская академия наук, 2019