Депонирование углерода в карстовом болоте Мордовского заповедника в позднем голоцене

В статье представлены результаты исследования депонирования углерода в течение последних 3000 лет в карстовом болоте Столбовое расположенного на территории Мордовского государственного природного заповедника имени П.Г. Смидовича, находящегося на южной границе области распространения хвойно-широколиственных лесов Восточно-Европейской равнины. В торфяной залежи болота Столбовое представлены низинные (осоковый, древесно-осоковый, травяной) и переходные виды торфа (сфагновый, травяно-сфагновый, осоково-сфагновый, пушицевый). Болото находится на мезотрофной стадии развития. Содержание органического углерода (С_орг) в исследованном болоте изменяется в диапазоне от 37,2 до 53,4%. В среднем содержание С_орг составляет 49,7%. Содержание азота в торфе претерпевает существе нно более выраженные колебания по глубине по сравнению с С_орг – от 1,1 до 2,6% (среднеезначение – 1,9%). Суммарный запас углерода в болоте Столбовое составил около 6,7 кг/м^2.

Полученные данные показали высокую способность быстрорастущего карстового болота связывать атмосферный углерод. Скорость аккумуляции углерода в изученном болоте варьирует в диапазоне от32,0 до 158,4 г С/м² в год, при среднем значении 68,9 г С/м² в год, что существенно выше средних значений скоростей депонирования углерода болотами различных типов в голоцене. Анализ распределения скорости накопления углерода по глубине торфяной залежи болото Столбовое не выявил зависимости между депонированием углерода и климатическими изменениями в течение последних 3000 лет. Существенный рост скорости аккумуляции углерода на глубине 60 см (480 кал. лет назад), возможно, связан с высокой продуктивностью сообщества сосудистых растений даже при повышенных уровнях минерализации/гумификации их остатков

1. Баянов Н.Г. Изменения климата северо-запада Мордовии за период существования Мордовского заповедника по данным метеонаблюдений в г. Темникове // Труды Мордовского государственного природного заповедника имени П.Г. Смидовича. 2015. Вып. 14. С. 212–219.

2. Волкова Е.М., Леонова О.А., Миронов В.В. Палеоэкологические условия и аккумуляция углерода в генезисе пойменного болота Среднерусской возвышенности // Siberian Journal of Life Sciences and Agriculture. 2022. Т. 14. № 6. С. 70–91. DOI: 10.12731/2658-6649-2022-14-6-70-91.

3. Вомперский С.Э. Роль болот в круговороте углерода. М.: Наука, 1994. 37 с.

4. Головацкая Е.А., Дюкарев Е.А., Веретенникова Е.Э. и др. Оценка динамики баланса углерода в болотах южнотаежной подзоны Западной Сибири (Томская область) // Почвы и окружающая среда. 2022. Т. 5. № 4. С. 1–18. DOI: 10.31251/pos.v5i4.194.

5. ГОСТ 28245-09. Торф. Методы определения ботанического состава и степени разложения. М., 1990. 7 с.

6. Гришуткин О.Г. Площадь и территориальное распределение болот в Мордовском государственном природном заповеднике // Труды Мордовского гос. природного заповедника им. П.Г. Смидовича. 2011. Вып. IX. С. 280–281.

7. Домбровская А.В., Коренева М.М., Тюремнов С.Н. Атлас растительных остатков, встречаемых в торфе. М.: Гос. энергетическое изд-во. 1959. 228 с.

8. Зауэр Е.А. Современные автоматические CHNS/O/Xанализаторы органических соединений // Аналитика и контроль. 2018. № 1. С. 6–19.

9. Елина Г.А., Токарев П.Н. Закономерности аккумуляции органики и углерода в болотных экосистемах Карелии // Труды КарНЦ РАН. 2010. № 1. С. 34–51.

10. Ефремова Т.Т., Ефремов С.П., Мелентьева Н.В. Азот в болотах России // Почвоведение. 2000. № 9. C. 1070–1083.

11. Инишева Л.И., Кобак К.И., Турчинович И.Е. Развитие процесса заболачивания и скорость аккумуляции углерода в болотных экосистемах России // География и природные ресурсы. 2013. № 3. С. 60–68.

12. Инишева Л.И., Кобак К.И., Порохина Е.В. Роль болот в углеродном цикле (на примере Северо-Западного и Сибирского округов России) // Труды Инсторфа. 2016. № 14(67). С. 3–11.

13. Инишева Л.И., Сергеева М.А., Головченко А.В. и др. Распределение диоксида углерода и метана в торфяной залежи олиготрофного лесного болота и их эмиссия в Западной Сибири // Лесоведение. 2023. № 1. С. 52–65. DOI: 10.31857/S0024114823010060.

14. Кац И.Я., Кац С.В., Скобеева Е.И. Атлас растительных остатков в торфах. М.: Недра, 1977. 376 с.

15. Минаева Т.Ю., Трофимов С.Я., Чичагова О.А. и др. Накопление углерода в почвах лесных и болотных экосистем южного Валдая в голоцене // Известия РАН. Серия биологическая. 2008. № 5. C. 607–615.

16. Новенко Е.Ю. Динамика ландшафтов и климата в Центральной и Восточной Европе в голоцене – прогнозные оценки изменения природной среды // Геоморфология. 2021. № 52(3). С. 24–47. DOI: 10.31857/S0435428121030093.

17. Новенко Е.Ю., Куприянов Д.А. Реконструкция истории лесных пожаров в южной части Мордовского заповедника в голоцене по данным анализа макроскопических частиц // Труды Мордовского гос. заповедника им. П.Г. Смидовича. 2021. Вып. 26. C. 176–192.

18. Новенко Е.Ю., Мазей Н.Г., Куприянов Д.А. и др. Динамика растительности и экологических условий в центре Восточно-Европейской равнины в голоцене // Экология. 2018. № 3. С. 184–193. DOI: 10.7868/S0367059718030034.

19. Прокушкин А.С., Карпенко Л.В., Токарева И.В. и др. Углерод и азот в болотах северной части Сым-Дубческого междуречья // География и природные ресурсы. 2017. № 2. С. 114–123. DOI: 10.21782/GIPR0206-1619-2017-2(114-123).

20. Титлянова А.А., Вишнякова Е.К. Изменение продуктивности болотных и травяных экосистем по широтному градиенту // Почвы и окружающая среда. 2022. № 2. С. 119. DOI: 10.31251/pos.v5i2.176.

21. Углерод в экосистемах лесов и болот России / под ред. В.А. Алексеева, Р.А. Бердси. Красноярск: Ин-т леса СО РАН, 1994. 224 с.

22. Ямашкин А.А. Физико-географические условия и ландшафты Мордовии. Саранск: Изд-во Мордовского унта, 1998. 156 с . Amesbury M.J., Gallego-Sala A., Loisel J. Peatlands as prolific carbon sinks, Nature Geoscience, 2019, vol. 12, p. 880–881, DOI: 10.1038/s41561-019-0455-y.

23. Bauer I.E., Hurdle P.A., Bhatti J. et al. Carbon stock trends along forested peatland margins in central Saskatchewan, Canadian Journal of Soil Science (Special Issue), 2006, vol. 86, p. 32–333, DOI: 10.4141/S05-085.

24. Beilman D.W., MacDonald G.M., Smith L.C. et al. Carbon accumulation in peatlands of West Siberia over the last 2000 years, Global Biogeochemical Cycles, 2009, vol. 23(1), p. 1–12, DOI: 10.1029/2007GB003112.

25. Bellen S., Garneau M., Ali A. et al. Did fires drive Holocene carbon sequestration in boreal ombrotrophic peatlands of eastern Canada? Quaternary Research, 2012, vol. 78, p. 50–59, DOI: 10.1016/j.yqres.2012.03.009.

26. Belyea L., Warner B. Temporal scale and the accumulation of peat in a Sphagnum bog, Canadian Journal of Botany, 1996, vol. 74(3), p. 366–377.

27. Blaauw M., Christen J.A. Flexible paleoclimate age-depth models using an autoregressive gamma process, Bayesian Analysis, 2011, vol. 6, p. 457–474, DOI: 10.1214/ba/1339616472.

28. Borren W., Bleuten W., Lapshina E.D. Holocene peat and carbon accumulation rates in the southern taiga of Western Siberia, Quaternary Research, 2004, no. 61, p. 42–51, DOI: 10.1016/j.yqres.2003.09.002.

29. Chambers F.M., Beilman D.W., Yu Z. 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, 2010, vol. 7, p. 1–10.

30. Charman D.J., Beilman D.W., Booth R.K. et al. Climate-related changes in peatland carbon accumulation during the last millennium, Biogeosciences, 2013, vol. 10, p. 929– 944, DOI: 10.5194/bg-10-929-2013.

31. Gallego-Sala A., Charman D.J., Brewer S. et al. Latitudinal limits to the predicted increase of the peatland carbon sink with warming, Nature Climate, 2018, vol. 8, p. 907–913, DOI: 10.1038/s41558-018-0271-1.

32. Karpińska-Kołaczek M., Kołaczek P., Marcisz K. et al. Kettle-hole peatlands as carbon hot spots: Unveiling controls of carbon accumulation rates during the last two millennia, CATENA, 2024, vol. 237, 107764, DOI: 10.1016/j.catena.2023.107764.

33. Kobak K.I., Kondrasheva N.Yu., Turchinovich I.E. Changes in carbon pools of peatland and forests in northwestern Russia during the Holocene, Global and Planetary Change, 1998, vol. 16–17, p. 75–84.

34. Loisel J., Garneau M. Late Holocene paleoecohydrology and carbon accumulation estimates from two boreal peat bogs in eastern Canada: Potential and limits of multi-proxy archives, Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2010, vol. 291, p. 493–533, DOI: 10.1016/j.palaeo.2010.03.020.

35. Loisel J., Yu Z., Beilman D.W., Camill P. et al. A database and synthesis of northern peatland soil properties and Holocene carbon and nitrogen accumulation, The Holocene, 2014, vol. 24(9), p. 1028–1042, DOI: 10.1177/0959683614538073.

36. Reimer P.J., Baillie M.G.L., Bard E. et al. The IntСal20 Northern Hemisphere radiocarbon age calibration Curve (0–55 cal kBP), Radiocarbon, 2020, vol. 62(4), p. 1–62, DOI: 10.1017/RDC.2020.41.

37. Vitt D.H., Halsey L.A., Bauer I.E. et al. Spatial and temporal trends in carbon storage of peatlands of continental western Canada through the Holocene, Canadian Journal of Earth Science, 2000, vol. 37, p. 683–693.

38. Volkova E.M., Leonova O.A., Boikova O.I. et al. Carbon accumulation dynamics of the Klukva peatland at the southern boundary of broad-leaved forest zone in European Russia, IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2022, vol. 1093, 012006, DOI: 10.1088/1755-1315/1093/1/012006.

39. Yu Z. Peatlands and Their Role in the Global Carbon Cycle, Eos, 2011, vol. 92(12), p. 97–98.

40. Указ Президента Российской Федерации от 08.02.2021 № 76 «О мерах по реализации государственной научно-технической политики в области экологического развития Российской Федерации и климатических изменений». URL: http://publication.pravo.gov.ru/Document/View/0001202102080007#:~:text=Указ%20Президента%20Российской%20Федерации%20от%2008.02.2021%202076%20Российской%20Федерации%20и%20климатических%20изменений%22%20Номер%20опубликования%3A%200001202102080007 (дата обращения 10.03.2024).