КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 21-77-00021
НазваниеМикроконтрастность ландшафтно-экологических условий мерзлых бугристых болот Западной Сибири
Руководитель Раудина Татьяна Валериевна, Кандидат биологических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" , Томская обл
Конкурс №60 - Конкурс 2021 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-705 - География почв, геохимия ландшафтов
Ключевые слова бугристые болота, Западная Сибирь, прерывистая криолитозона, болотные экосистемы, пространственная микронеоднородность, болотные воды, почвы, изменение климата
Код ГРНТИ38.33.23
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Западно-Сибирская равнина, отличаясь среди других бореальных равнин феноменальной заболоченностью, играет важнейшую роль в глобальном цикле углерода и формировании климата (Novikov et al., 2009; Friborg et al., 2003; Smith et al., 2004; Semenova 2014; Кирпотин, Семенова, 2020). В связи с высокой заозеренностью и заболоченностью (до 70% территории) в ландшафтной структуре равнины широко представлены разные типы торфяных болот и водно-болотных угодий. Все больше внимания уделяется части ареала болотных систем приграничных, переходных климатических зон севера Западной Сибири. Так, особый интерес вызывают бугристые болота, формирующиеся в условиях многолетнемерзлых пород, которые представлены как переувлажненными современными экосистемами (депрессиями, ложбинами стока, мочажинами), так и специфическими криогенными вариантами – бугристыми торфяниками различного генезиса и возраста. Формируясь в переходной климатической зоне, на южной границе криолитозоны, эти болота отличаются высокой чувствительностью к колебаниям внешних факторов (например, температуре и количеству осадков). Именно мерзлые болота, среди прочих, при потеплении климата испытывают наиболее сильные изменения, связанные как с перестройкой внутриболотных ландшафтов, так и оттаиванием мерзлого торфа, и его вовлечением в биогеохимические циклы. Так прогнозируется, что увеличение деятельного слоя болот в пределах криолитозоны приведёт к увеличению переноса растворенного органического углерода (РОУ) из торфяных почв в водные системы (Frey, Smith, 2005; Hugelius et al., 2011), вместе с РОУ изменятся и потоки ассоциированных с органическим веществом элементов. На мерзлых болотах наблюдаются сложные связи между изменчивостью состава и свойств почв и такими параметрами, как гидрология, микрорельеф, топология верхней границы многолетнемерзлых пород, что ведет к изменению потоков влаги и соответственно перераспределению тепла и питательных элементов. Соответственно они имеют не только глобальную, но и региональную значимость в виде сильного влияния на формирование элементного состава истинно-растворенной и коллоидной фракций озёр и рек, располагающихся в пределах болотных массивов.
Все усложняется пространственной дифференциацией элементарных болотных ландшафтов и неоднородностью микрорельефа внутри них. Если увеличить масштаб рассмотрения мерзлых бугристых болот с регионального на локальный, то обнаружится их существенная пространственная неоднородность, которая выражается в чередование мерзлых торфяных бугров различной высоты и формы с обводненными понижениями (западинами, топями, ложбинами) или озерками. Поскольку бугры и межбугорные понижения (МБП) контрастны по морфологическим, фитоценотическим параметрам и функциональным характеристикам, то и их вклад в формирование гидрохимического стока с болот и потоки парниковых газов неодинаков. Их влияние на тепловые и гидрологические режимы почв, доступность питательных веществ, распространение видового разнообразие растений и, следовательно, на динамику углерода и связанных элементов различно (Quinton and Hayashi, 2005; Sullivan et al., 2008; Wright et al., 2009; Verry et al., 2011). Поэтому при моделировании будущего состояния болот, их внешних связей с другими геосистемами обязательно отдельно рассматривать параметры бугров и МБП. Однако до сих пор наши знания о степени контрастности условий, складывающихся в этих формах микрорельефа, истории их развития, возможности взаимного перехода фрагментарны, что затрудняет прогнозирование состояния болот в новых климатических реалиях. Реализация настоящего проекта поможет восполнить имеющийся пробел в знаниях относительно микроконтрастности почвенно-экологических условий, а также вклада различных микроландшафтов в формирование конечного стока мерзлых болот в пределах южной границы криолитозоны Западной Сибири.
Новизна предлагаемого проекта заключается в комплексном, детальном подходе к оценке основных параметров функционирования экосистем мерзлых болот и моделирования их отклика на изменение климата на севере Западной Сибири. Исследования предполагается осуществлять с помощью следующих взаимодополняющих подходов: (1) оценка мозаичности экспериментального участка мерзлого бугристого болота по соотношению характеристик микрорельефа – соотношения площадей повышений и понижений, полученных по результатам тахеометрической, фотограмметрической съемки и анализа космоснимков высокого пространственного разрешения; (2) получение новых натурных данных о температурном, гидрологическом режиме элементарных болотных ландшафтов и влиянии их пространственной неоднородности на гидрохимические параметры болотных вод в микросопряжениях почв бугров и МБП; (3) проведение экспериментальных работ с использованием консервативного солевого трассера для характеристики динамики переноса растворенных веществ, вклада различных болотных микроландшафтов в конечный сток углерода из мерзлых болот в гидросеть; (4) моделирование динамики сопряженных процессов теплового и гидрологического переноса в условиях вечной мерзлоты с использованием полученных пространственных данных (модель PermaFoam (www. openfoam.com); например, Orgogozo et al., 2014; Orgogozo, 2015; Orgogozo et al., 2019) для изучения относительного вклада различных физико-географических и климатических параметров северо-таёжных мерзлотных болотных ландшафтов на процессы эвапотранспирации в современных климатических условиях. Проект будет реализован с привлечением одного исполнителя, Истигечева Егора Игоревича, аспиранта Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН (г. Томск). Таким образом, результаты данного проекта позволят расширить представления о сложной взаимосвязи между переносом веществ, климатическими параметрами, гидрологией и микрорельефом на мерзлых бугристых болотах севера Западной Сибири, что позволит углубить знания о механизмах прямой и обратной связи между болотами и климатом, а также прогнозировать изменение болотных экосистем при разных сценариях изменения климата, что крайне актуально для региона.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ