Микроконтрастность ландшафтно-экологических условий мерзлых бугристых болот Западной Сибири

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

Публикации

1. Раудина Т.В., Смирнов С.В., Лущаева И.В., Истигечев Г.И., Кулижский С.П., Головацкая Е.А., Широкова Л.С., Покровский О.С. Seasonal and spatial variations of dissolved organic matter biodegradation along the aquatic continuum in the southern taiga bog complex, Western Siberia Water, Vol. 14, Iss. 23, Article number 3969 (год публикации - 2022)
10.3390/w14233969

2. Раудина Т.В., Истигечев Г.И., Лойко С.В. Soil-ecological conditions of the north taiga flat-mound bog, Western Siberia Acta Biologica Sibirica, Vol. 9, P. 195-208 (год публикации - 2023)
10.5281/zenodo.7854816

3. Экспериментальное исследование процессов деструкции растворенного органического вещества в почвенных и поверхностных водах заболоченного водосбора южной тайги Западной Сибири Экспериментальное исследование процессов деструкции растворенного органического вещества в почвенных и поверхностных водах заболоченного водосбора южной тайги Западной Сибири Современные проблемы изучения почвенных и земельных ресурсов. Сборник докладов Четвертой Всероссийской открытой конференции. ФГБНУ ФИЦ «Почвенный ин-т им. В. В. Докучаева», С. 137-146 (год публикации - 2022)

4. Раудина Т.В., Истигечев Г.И., Лойко С.В. Spatial heterogeneity of soil acidity properties in peatlands of Western Siberia Acta Biologica Sibirica, Vol 9, P. 279–292 (год публикации - 2023)
10.5281/zenodo.7878897

5. Раудина Т.В., Лойко С.В, Истигечев Г.И., Покровский О.С., Оргогозо Л. Microtopography and soil temperature regime in the northern taiga landscapes of Western Siberia EUCOP 2023: 6th European Conference on Permafrost (год публикации - 2023)

6. Раудина Т.В., Смирнов С.В., Истигечев Г.И. Процессы деструкции растворенного органического вещества в речных и почвенных водах северной тайги Западной Сибири Всероссийская (с международным участием) конференция по мерзлотным почвам "Мерзлотные почвы в антропоцене" (год публикации - 2023)

7. Истигечев Г.И., Лойко С.В., Раудина Т.В., Кулижский С.П. Влияние микрорельефа на температурный режим почв заболоченных ландшафтов юга криолитозоны Западной Всероссийская (с международным участием) конференция по мерзлотным почвам "Мерзлотные почвы в антропоцене" (год публикации - 2023)

8. Раудина Т.В., Смирнов С.В., Истигечев Г.И., Покровский О.С. Фотохимическая трансформация растворенного органического вещества и поведение металлов в водах болотных ландшафтов южной тайги Западной Сибири Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов (год публикации - 2023)

Публикации