Факторы контролирующие биогеохимические процессы и цикл углерода в экосистемах озер меридионального профиля Западной Сибири: построение концептуальной модели

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 21-77-10067

НазваниеФакторы контролирующие биогеохимические процессы и цикл углерода в экосистемах озер меридионального профиля Западной Сибири: построение концептуальной модели

Руководитель Манасыпов Ринат Мратович, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" , Томская обл

Конкурс №61 - Конкурс 2021 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-209 - Биогеохимия и органическая геохимия

Ключевые слова Западная Сибирь, биогеохимические процессы, озерные экосистемы, органический углерод, микроэлементы, коллоиды, донные отложения, озерные воды, поровые воды

Код ГРНТИ38.33.23

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Основной проблемой состояния окружающей среды северных территорий является влияние современных климатических изменений на функционирование природных экосистем и биогеохимические циклы химических элементов (Schuur et al., 2015). Экосистемы озер в районе распространения многолетнемерзлых пород имеют важнейшую климаторегулирующую функцию на биосферном уровне и в то же время, служат индикаторами происходящих климатических изменений и возможного увеличения антропогенной нагрузки. Западная Сибирь в настоящее время является одним из ключевых регионов и наиболее удобной с точки зрения логистики площадкой для изучения вопросов взаимодействия климата и многолетней мерзлоты, а также рассмотрения прикладных аспектов данных изменений. Это крупнейший регион мерзлых торфяников в мире (~ 1.3 млн км2) содержащий ~ 50 Пг C (Frey et al., 2007; Sheng et al., 2004), при этом более 6 % от данной территории занимают озера (Polishchuk et al., 2017, 2018), содержащие в донных отложениях большие количества потенциально лабильного органического углерода. Одной из особенностей озер севера Западной Сибири является наличие высоких концентраций растворенного органического вещества (РОВ) существенно аллохтонной природы и, соответственно, коллоидное состояние большинства микроэлементов и тяжелых металлов, образующих прочные органо-минеральные ассоциаты и органические (фульво- и гуминовые) комплексы. Количество, биодоступность, трансформации и потоки переноса органических коллоидов между различными природными резервуарами являются главными контролирующими параметрами биогеохимического цикла углерода и связанных с ним тяжелых металлов, олигоэлементов и микроэлементов. Интерес к изучению данных водных систем проявляют многие иностранные и российские научные коллективы, активно изучающие локальные вопросы роли озерных экосистем Арктической зоны в глобальном цикле углерода. При этом лидирующие позиции в данном вопросе должны закрепиться за отечественными научными коллективами. В этой связи важной научной задачей представляется детальная и всесторонняя оценка биогеохимических процессов в донных отложениях озерных экосистем севера Западной Сибири как главной депонирующей среды, а также прогнозирование их отклика на современные природные изменения и антропогенные воздействия. Для выполнения данной задачи необходимо ответить на масштабные научные вопросы: какова роль озерных донных отложений различных природных зон Западной Сибири в глобальных запасах углерода? какова их сорбционная емкость и роль в депонировании потенциально опасных элементов-токсикантов? каковы изменения форм миграции, источников и процессов трансформации органического углерода и связанных с ним химических элементов в вертикальном профиле донных отложений озер различных природных зон и зон распространения ММП в Западной Сибири? и наконец, каким образом будут изменяться биогеохимические процессы в данных экосистемах при изменении условий окружающей среды? Ответы на данные вопросы планируется получить, используя комбинированный подход к изучению озерных экосистем Западной Сибири включающем в себя натурные наблюдения на ключевых участках, расположенных на ~1500-км профиле, состоящем из всех зон распространения многолетнемерзлых пород и различных природных зон (от зоны тайги до зоны тундр). В процессе выполнения проекта будут описаны физико-химические и биогеохимические факторы, определяющие цикл углерода в системе «озерная вода – поровая вода – донные отложения». В проекте предусмотрено применение современного научного оборудования, методов и подходов биогеохимических исследований природных объектов, применяемых ведущими научными коллективами в данной области. Успешное выполнение проекта позволит впервые описать недостающие звенья цикла углерода в озерных экосистемах севера, получить базовые составляющие биогеохимических циклов химических элементов в данных системах, до настоящего времени не в полной мере описанных в научной литературе. На международном уровне, решение поставленных научных вопросов позволит получить новую информацию о биогеохимическом функционировании соответствующих экосистем и экстраполировать полученные закономерности на большую территорию Западной Сибири, а также провести сравнения с имеющимися данными с других северных территорий. Научные результаты, полученные в процессе реализации проекта, несомненно будут востребованы международным научным сообществом.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Манасыпов Р.М., Лим А.Г., Крицков И.В., Широкова Л.С., Шевченко В.П., Алиев Р.А., Карлссон Я., Покровский О.С. Carbon storage and burial in thermokarst lakes of permafrost peatlands Biogeochemistry, Volume 159, Pages 69–86 (год публикации - 2022)
10.1007/s10533-022-00914-y

2. Дородников М., Манасыпов Р., Фан Л., Покровский О., Диппольд М.А., Кузяков Я. The size matters: aerobic methane oxidation in thermokarst lake sediments in Western Siberia Geophysical Research Abstract. 2022. EGU General Assembly Vienna, Austria, 23–27 May 2022, EGU22-11190 (год публикации - 2022)
10.5194/egusphere-egu22-11190

3. Курашев Д.Г., Манасыпов Р.М. Спектрофотометрическая характеристика поровых вод донных отложений термокарстовых озер Западной Сибири Экология и управление природопользованием: сборник научных трудов VI Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, г. Томск, 25 ноября 2022 г.; под ред. А.М. Адама. Вып. 6. – Томск: Литературное бюро, 2023., C. 64-66 (год публикации - 2023)

4. Манасыпов Р.М., Лим А.Г., Крицков И.В., Раудина Т.В., Курашев Д.Г., Широкова Л.С., Покровский О.С. Colloids in Thermokarst Lakes along a Permafrost and Climate Gradient of Permafrost Peatlands in Western Siberia Using In Situ Dialysis Procedure Water, Volume 15, Article Number 1783 (год публикации - 2023)
10.3390/w15091783

5. Манасыпов Р.М., Курашев Д.Г., Лим А.Г., Крицков И.В., Раудина Т.В. Элементный состав воды термокарстовых озер Западной Сибири Труды Всероссийской научной конференции с международным участием «Современная гидрогеология: актуальные вопросы науки, практики и образования» (Сочи, Россия, 17–23 сентября 2023 г.) - М.: МГУ, С. 371 - 377 (год публикации - 2023)

6. Манасыпов Р.М., Курашев Д.Г., Крицков И.В., Покровский О.С. Первые данные по изотопному составу поровых вод донных отложений термокарстовых озер Западной Сибири Материалы VII Всероссийского научного молодежного геокриологического форума с международным участием (Якутск, Россия, 27 июня – 07 июля 2023 г.) - Якутск : Изд-во ФГБУН Институт мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН, 2023., C. 71 - 74 (год публикации - 2023)

7. Манасыпов P.M. Запасы и накопление ртути в донных отложениях термокарстовых озер Западной Сибири Сборник научных материалов Всероссийской конференции с международным участием «II Лавёровские чтения. Арктика: актуальные проблемы и вызовы» (Архангельск, Россия, 13–17 ноября 2023 г.) - Архангельск, 2023., С. 419 - 421 (год публикации - 2023)

8. Манасыпов Р.М., Фан Л., Лим А.Г., Крицков И.В., Покровский О.С., Кузяков Я.В., Дородников М.В. Size matters: Aerobic methane oxidation in sediments of shallow thermokarst lakes Global Change Biology, Volume 30, Article Number e17120 (год публикации - 2024)
10.1111/gcb.17120

9. Носков Ю.А., Манасыпов Р.М., Ермолаева Н.И., Антонец Д.В., Широкова Л.С., Покровский О.С. Environmental factors controlling seasonal and spatial variability of zooplankton in thermokarst lakes along a permafrost gradient of Western Siberia Science of the Total Environment, Volume 922, Article Number 171284 (год публикации - 2024)
10.1016/j.scitotenv.2024.171284

10. Раудина Т.В., Манасыпов Р.М., Курашев Д.Г., Крицков И.В. Oxygen and hydrogen isotopic composition of pore waters of thermokarst lakes in discontinuous permafrost, Western Siberia Advances in Science, Technology and Innovation (год публикации - 2024)

11. Манасыпов Р.М., Раудина Т.В., Курашев Д.Г., Крицков И.В. δ13C-DOC and δ13С in pore water and bottom sediments of thermokarst lakes in discontinuous permafrost of Western Siberia Advances in Science, Technology and Innovation (год публикации - 2024)

12. Курашев Д.Г., Манасыпов Р.М., Раудина Т.В., Крицков И.В., Лим А.Г., Покровский О.С. Dissolved organic matter in thermokarst lake water and sediments across a permafrost gradient, Western Siberia Environmental Research (год публикации - 2024)
10.1016/j.envres.2024.119115

13. Манасыпов Р.М., Крицков И.В., Лим А.Г. Запасы органического углерода в донных отложениях термокарстовых озёр севера Западной Сибири Связь климатических изменений с изменениями биологического и ландшафтного разнообразия Арктики и Субарктики: тезисы докладов участников международного симпозиума (Салехард, Россия, 2–3 декабря 2021 г.) – Ишим: Изд-во ИПИ им. П.П. Ершова (филиала) ТюмГУ, С. 23–24 (год публикации - 2022)

Публикации