Закономерности эмиссии диоксида углерода из почв маршевых экосистем юго-востока Баренцева моря

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Исследование направлено на решение фундаментальных проблем почвоведения и экологии, связанных с оценкой углеродного баланса в прибрежных почвах и экосистемах Российской Арктики, а также их функционирования в условиях меняющегося климата. В ходе исследования впервые оценена эмиссия CO2 из почв маршевых экосистем юго-восточного побережья Баренцева моря. Почвы маршевых экосистем характеризуются высокими значениями эмиссии CO2 (4.03 ± 0.17 г С/(м2 сут), июнь–июль 2024 г.), что указывает на их повышенную биологическую активность. Проведенный анализ данных по эмиссии СО2 из почв маршевых экосистем свидетельствует преимущественно об их высокой пространственной вариабельности. Почвы на разных уровнях маршевых экосистем статистически значимо отличаются по величине эмиссии СО2 и выстраиваются в ряд по увеличению ее значений: ватты, пляжи < литоральные ванны, размываемые уступы марша < экотонные зоны, нижние марши, зоны заплеска каналов обратного стока (криков) < средние и верхние марши. Установлено, что на подверженных интенсивному ветровому волнению маршах наблюдаются меньшие значения эмиссии СО2, что обусловлено бронирующей ролью береговых форм рельефа в миграции талассогенного вещества. Несмотря на незначительную площадь береговой зоны юго-востока Баренцева моря, пренебрегать вкладом почв маршевых экосистем в глобальный поток парниковых газов нельзя. Результаты исследования способствуют лучшему пониманию роли маршевых экосистем западного сектора Российской Арктики в балансе углерода.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. А. Бобрик

МГУ им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: ann-bobrik@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6544-4137
Россия, Ленинские горы, 1, Москва

Г. A. Кажукало

МГУ им. М.В. Ломоносова

Email: ann-bobrik@yandex.ru
Россия, Ленинские горы, 1, Москва

И. Е. Багдасаров

МГУ им. М.В. Ломоносова

Email: ann-bobrik@yandex.ru
Россия, Ленинские горы, 1, Москва

Е. Н. Теребова

Петрозаводский государственный университет

Email: ann-bobrik@yandex.ru
Россия, пр-т Ленина, 33, Петрозаводск

М. А. Павлова

Петрозаводский государственный университет

Email: ann-bobrik@yandex.ru
Россия, пр-т Ленина, 33, Петрозаводск

П. В. Красильников

МГУ им. М.В. Ломоносова

Email: ann-bobrik@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7084-9972
Россия, Ленинские горы, 1, Москва

Список литературы

  1. Бабина Н.В. Галофитная растительность западного побережья Белого моря // Растительность России. 2002. № 3. C. 3–21.
  2. Бобрик А.А., Гончарова О.Ю., Матышак Г.В., Рыжова И.М., Макаров М.И., Тимофеева М.В. Распределение компонентов углеродного цикла почв лесных экосистем северной, средней и южной тайги Западной Сибири // Почвоведение. 2020. № 11. С. 1328–1340. https://doi.org/10.31857/S0032180X20110052
  3. Бобрик А.А., Гончарова О.Ю., Матышак Г.В., Рыжова И.М., Макаров М.И. Влияние геокриологических условий и свойств почв на пространственное варьирование эмиссии СО2 почвами плоскобугристых болот островной криолитозоны Западной Сибири // Почвоведение. 2016. № 12. С. 1445–1456. https://doi.org/10.7868/S0032180X1610004X
  4. Лесков А.И. Геоботанический очерк приморских лугов Малоземельского побережья Баренцева моря // Ботанический журнал. 1936. Т. 88. № 2. С. 60–74.
  5. Мировая реферативная база почвенных ресурсов. Международная система почвенной классификации для диагностики почв и составления легенд почвенных карт / Пер. с англ. С. Фортовой. М.: МАКС Пресс, 2024. 248 с. https://doi.org/10.29003/m4174.978-5-317-07235-3
  6. Мосеев Д.С., Сергиенко Л.А. Структура растительного покрова юго-восточного побережья Белого моря (залив Сухое Море) // Hortus Botanicus. 2016. № 11. C. 19–33. https://doi.org/10.15393/j4.art.2016.3242
  7. Орешникова Н.В., Красильников П.В., Шоба С.А. Маршевые почвы Карельского берега Белого моря // Вестник Моск. ун-та. Сер. 17, почвоведение. 2012. № 4. C. 13–20.
  8. Смагин А.В. Газовая фаза почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2005. 301 с.
  9. Adam P. Saltmarshes in a time of change // Environ. Conservation. 2002. V. 29. P. 39–61. https://doi.org/10.1017/S0376892902000048
  10. Bagdasarov I.E., Tseits M.A., Kryukova I.A., Taskina K.B., Bobrik A.A., Ilichev I.A., Cheng J., Xu L., Krasilnikov P.V. Carbon stock in coastal ecosystems of tombolos of the White and Baltic seas // Land. 2024. V. 13. P. 1–21. https://doi.org/10.3390/land13010049
  11. Barbier E.B., Hacker S.D., Kennedy C., Koch E.W., Stier A.C., Silliman B.R. The value of estuarine and coastal ecosystem services // Ecological Monographs. 2011. V. 81. P. 169–193. https://doi.org/10.1890/10-1510.1
  12. Bonneville M.C., Strachan I.B., Humphreys E.R., Roulet N.T. Net ecosystem CO2 exchange in a temperate cattail marsh in relation to biophysical properties // Agricultural and Forest Meteorology. 2008. V. 148. P. 69–81. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2007.09.004
  13. Cahoon D.R., Lynch J.C., Powell A.N. Marsh vertical accretion in a southern California estuary, USA // Estuarine, Coastal and Shelf Science. 1996. № 4. P. 19–32. https://doi.org/10.1006/ecss.1996.0055
  14. Chapman V.J. Salt Marshes and Salt Deserts оf the World. London: Leonard Hill Limited. 1960. 392 p.
  15. Chmura G.L., Anisfeld S.C., Cahoon D.R., Lynch J.C. Global carbon sequestration in tidal, saline wetland soils // Global Biogeochemical Cycles. 2003. V. 17. P. 1–12. https://doi.org/10.1029/2002GB001917
  16. Craft C. Freshwater input structures soil properties, vertical accretion, and nutrient accumulation of Georgia and US tidal marshes // Limnology and Oceanography. 2007. V. 52. P. 1220–1230. https://doi.org/10.4319/lo.2007.52.3.1220
  17. Duarte C.M., Losada I.J., Hendriks I.E., Mazarrasa I., Marbà N. The role of coastal plant communities for climate change mitigation and adaptation // Nature Climate Change. 2013. V. 3. P. 961–968. https://doi.org/10.1038/nclimate1970
  18. Fagherazzi S., FitzGerald D.M., Fulweiler R.W., Hughes Z., Wiberg P.L., McGlathery K.J., Johnson D.S. Ecogeomorphology of salt marshes // Treatise on Geomorphology / Ed. Shroder J.F. 2013. V. 12. Ch. 12. P. 182–200. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-374739-6.00329-8
  19. Gedan B., Silliman B.R., Bertness M.D. Centuries of human-driven change in salt marsh ecosystems // Ann. Rev. Marine Sci. 2009. V. 1. P. 117–141. https://doi.org/10.1146/annurev.marine.010908.163930
  20. Gilby B., Weinstein M.P., Alford S.B., Baker R., Cebrián J., Chelsky A., Connolly R.M. Human impacts drive structural changes at multiple spatial scales across salt marsh seascapes that impinge upon ecosystem services // Estuaries and Coasts. 2020. V. 44. P. 1–9. https://doi.org/10.1007/s12237-020-00830-0
  21. Golovatskaya E.A., Veretennikova E.E., Dyukarev E.A. Greenhouse Gas Fluxes and Carbon Sequestration in the Oligotrophic Peat Soils of Southern Taiga in Western Siberia // Eurasian Soil Sc. 2024. V. 57. P. 210–219. https://doi.org/10.1134/S1064229323602871
  22. Guo H., Noormets A., Zhao B., Chen J., Sun G., Gu Y., Chen J. Tidal effects on net ecosystem exchange of carbon in an estuarine wetland // Agricultural and Forest Meteorology. 2009. № 149. P. 1820–1828. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2009.06.010
  23. Han L., Yang J., Yu G., Wang P., Y. Gao Mao Environmental controls on net ecosystem CO2 exchange over a reed (Phragmites australis) wetland in the Yellow River Delta, China // Estuaries and Coasts. 2013. V. 36. P. 401–413. https://doi.org/10.1007/s12237-012-9572-1
  24. Heinsch F.A., Heilman J.L., McInnes K.J., Cobos D.R., Zuberer D.A., Roelke D.L. Carbon dioxide exchange in a high marsh on the Texas Gulf Coast: effects of freshwater availability // Agricultural and Forest Meteorology. 2004. V. 125. P. 159-172. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2004.02.007
  25. Hirota M., Tang Y., Hu Q., Hirata S., Kato T., Mariko W. Carbon dioxide dynamics and controls in a deep-water wetland on the Qinghai-Tibetan Plateau // Ecosystems. 2006. V. 9. P. 673–688. https://doi.org/10.1007/s10021-006-0029-x
  26. Howard J., Hoyt S., Isensee K., Telszewski M., Pidgeon E. Coastal blue carbon: methods for assessing carbon stocks and emissions factors in mangroves, tidal salt marshes, and seagrasses. Conservation International, Intergovernmental Oceanographic Commission of UNESCO, International Union for Conservation of Nature. Arlington, Virginia, USA, 2014. 186 p.
  27. Kathilankal J.C., Mozdzer T.J., Fuentes J.D., D’Odorico P., McGlathery K.J., Zieman J.C. Tidal influences on carbon assimilation by a salt marsh // Environ. Res. Lett. 2008. V. 3. P. 044010. https://doi.org/10.1088/1748-9326/3/4/044010
  28. Kurganova I.N., Karelin D.V., Kotlyakov V.M., Prokushkin A.S., Zamolodchikov D.G., Ivanov A.V., Shmakova N.Y. A pilot national network for monitoring soil respiration in Russia: First results and prospects of development // Doklady Earth Sciences. 2024. V. 518. P. 1947–1954. https://doi.org/10.1134/S1028334X24603377
  29. Larsen E., Kjær K.H., Demidov I.N., Funder S., Grøsfjeld K., Houmark-Nielsen M., Jensen M., Linge H., Lysa A. Late Pleistocene glacial and lake history of northwestern Russia // Boreas. 2006. V. 35. P. 394–424. https://doi.org/10.1080/03009480600781958
  30. Lovelock C.E., Reef R. Variable impacts of climate change on blue carbon // One Earth. 2020. V. 3. P. 195–211. https://doi.org/10.1016/j.oneear.2020.07.010
  31. Mcleod E., Chmura G.L., Bouillon S., Salm R., Björk M., Duarte C.M., Lovelock C.E., Silliman B.R. A Blueprint for Blue Carbon: toward an improved understanding of the role of vegetated coastal habitats in sequestering CO2 // Frontiers in Ecology and the Environment. 2011. V. 9. P. 552–560. https://doi.org/10.1890/110004
  32. McTigue N., Davis J., Rodriguez A.B., McKee B., Atencio A., Currin C. Sea level rise explains changing carbon accumulation rates in a salt marsh over the past two millennia // J. Geophys. Res. Biogeosciences. 2019. V. 124. P. 2945–2957. https://doi.org/10.1029/2019JG005207
  33. Namsaraev Z., Bobrik A., Kozlova A., Krylova A., Rudenko A., Mitina A., Saburov A., et al. Carbon emission and biodiversity of Arctic soil microbial сommunities of the Novaya Zemlya and Franz Josef Land Archipelagos // Microorganisms. 2023. V. 11. https://doi.org/10.3390/microorganisms11020482
  34. Nellemann C., Corcoran E. Blue Carbon: The Role of Healthy Oceans in Binding Carbon: a Rapid Response Assessment. UNEP/Earthprint, 2009. 79 p.
  35. Olsson L., Ye S., Yu X., Wei M., Krauss K.W., Brix H. Factors influencing CO2 and CH4 emissions from coastal wetlands in the Liaohe Delta, Northeast China // Biogeosciences. 2025. V. 12. P. 4965–4977. https://doi.org/10.5194/bg-12-4965-2015
  36. Pennings C., Bertness M.D. Salt marsh communities // Marine Community Ecology. 2001. V. 11. P. 289–316.
  37. Tseits M.A., Marechek M.S. The formation of soil cover patterns on tidal marshes of the Arctic of Russia // Moscow University Soil Sci. Bull. 2021. V. 76. P. 273–282. https://doi.org/10.3103/S0147687421050057
  38. Xu X., Zou X., Cao L., Zhamangulova N., Zhao Y., Tang D., Liu D. Seasonal and spatial dynamics of greenhouse gas emissions under various vegetation covers in a coastal saline wetland in southeast China // Ecol. Engineer. 2014. V. 73. P. 469–477. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2014.09.087
  39. Zedler J.B., Winfield T., Williams P. Salt marsh productivity with natural and altered tidal circulation // Oecologia. 1980. V. 44. P. 236–240. https://doi.org/10.1007/BF00572685
  40. Zhou L., Zhou G., Jia Q. Annual cycle of CO2 exchange over a reed (Phragmites australis) wetland in Northeast China // Aquatic Botany. 2009. V. 91. P. 91–98. https://doi.org/10.1016/j.aquabot.2009.03.002

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. (a) Местоположение ключевых участков полевых работ. Красными полигонами выделены изучаемые объекты (1 – марш “Правобережный”, 2 – марш “Большая Корга”), точками – положение изученных трансект; (b) фото изучаемых маршей, полученные с помощью БПЛА.

Скачать (5MB)
Метаданные
3. Рис. 2. Ландшафтная характеристика марша в створе трансекты T3: (a) – примеры дешифрирования материалов аэровизуального обследования;( b) – ортофотоплан; (c) – классификация биотопов; (d) – поперечный геоморфологический профиль береговой зоны. I. Экологическая классификация биотопов: 1 – ватты; 2 – уступы марша; 3 – литоральные ванны и каналы обратного стока; 4 – нижние марши; 5 – средние марши; 6 – верхние марши; 7 – экотонные зоны; 8 – экотоны без растительного покрова; 9 – экотоны без признаков талассогенного воздействия. II. Ботанические и литологические особенности: 10 – луговая растительность; 11 – осоково-разнотравные галофиты; 12 – осоково-солеросные эвригалинные виды; 13 – валуны и глыбы; 14 – дресва, галька, щебень; 15 – песок; 16 – алевриты и глины; 17 – плавник; 18 – растительный детрит. III. Прочие обозначения: 19 – полная вода на момент съемки (абсолютные высоты даны по балтийской системе высот); 20 – максимальный уровень прилива; 21 – положение дешифрируемых участков; 22 – водные объекты.

Скачать (8MB)
Метаданные
4. Рис. 3. Ландшафтная характеристика марша в створе трансекты T4: (a) – цифровая модель местности (ЦММ); (b) – ортофотоплан; (c) – классификация биотопов; (d) – поперечный геоморфологический профиль береговой зоны. Условные обозначения см. рис. 2.

Скачать (5MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Пространственное распределение эмиссии углерода и гидротермических параметров почв на изучаемых участках (сверху – трансекта Т4, снизу – трансекта Т3); (a) – эмиссия; (b) – температура почв; (c) – влажность почв.

Скачать (4MB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025