ПЕТРОВ Роман Егорович, младший научный сотрудник, Институт биологических проблем криолитозоны СО РАН, 677980, Якутск, пр. Ленина, 41, Россия,
PETROV Roman Egorovich, Junior Researcher, Institute for Biological Problems of Cryolithozone SB RAS, 41 Lenin Ave., Yakutsk, 677980, Russia,
МАКСИМОВ Трофим Христофорович, доктор биологических наук, зав. лабораторией, Институт биологических проблем криолитозоны СО РАН, 677980, Якутск, пр. Ленина, 41, Россия,
MAXIMOV Trofim Khristoforovich, Doctor of Biological Sciences, Head of Laboratory, Institute for Biological Problems of Cryolithozone SB RAS, 41 Lenin Ave., Yakutsk, 677980, Russia,
КАРСАНАЕВ Сергей Валерьевич, лаборант, Институт биологических проблем криолитозоны СО РАН, 677980, Якутск, пр. Ленина, 41, Россия, biokars@mail.ru.
KARSANAEV Sergey Valer’evich, Assistant, Institute for Biological Problems of Cryolithozone SB RAS, 41 Lenin Ave., Yakutsk, 677980, Russia, biokars@mail.ru.
Последние десятилетия тундровые экосистемы Арктики претерпевают существенные изменения. Выбросы парниковых газов в процессе таяния мерзлоты из замороженного органического углерода имеют значительный потенциал усиления влияния изменения климата в данном регионе. Таяние и деградация многолетнемерзлых пород наблюдаются на многих циркумполярных исследовательских станциях. Нами проведен анализ данных многолетних комплексных наблюдений за динамикой растительности и многолетней мерзлоты на тундровой станции «Чокурдах» мониторинговой сети SakhaFluxNet. Потоки углекислого газа и метана были измерены в типичной тундровой экосистеме, расположенной в низменности р. Индигирка на Северо-Востоке России. Общие потоки углекислого газа здесь были выше по сравнению с другими участками с чистым углекислотным газообменом экосистемы (NEE) = –92 гСм−2год−1, состоящим из почвенного дыхания экосистемы (Reco), равного 141 гСм−2год−1 и валовой первичной продукции тундровой растительности (GPP) = –232 гСм−2год−1. Большое поглощение углерода может быть объяснено континентальным климатом участка с низкими зимними температурами почвы (–14 °C), которые снижают уровень почвенного дыхания, и коротким, но относительно теплым летом (10,4 °С), стимулирующим высокие темпы фотосинтеза. Поток метана составлял 28 гС-СО2м−2год−1, так что баланс парниковых газов равен –64 гС-СО2м−2год−1. Потоки метана весьма чувствительны к гидрологическим условиям и растительному составу участка. Была изучена важность состава растительных сообществ и рельефа поверхности для защиты активного слоя многолетнемерзлых пород и направления потока углерода. Показана сильная уязвимость арктической тундры даже к мелкомасштабным изменениям растительного покрова. Развитие талого пруда после удаления кустарничковой растительности преобразовало участки в нашем эксперименте от стока метана к его источнику. Данные, репрезентативные для тундровых экосистем, проанализированы с целью выделения трендов, изучения межгодовой и сезонной изменчивости баланса углерода. В настоящее время тундровые экосистемы являются слабыми стоками углерода по сравнению с мерзлотными лесными экосистемами Северо-Востока России. По нашим многолетним данным, полученным с помощью системы вихревой ковариации, годовой сток углерода в тундровых экосистемах равен –0,7 ± 0,2 тСга-1год-1, а в лиственничном лесу составляет 2,0 ± 0,5 тСга-1год-1. Аппроксимация многолетних данных едди-ковариации указывает на положительный тренд увеличения стока углерода в будущем в тундровых экосистемах вследствие изменения климата и расширения ареала произрастания древесных и кустарниковых видов на Север.
In past decades, tundra ecosystems in the Arctic rapidly changed. Greenhouse gases emission from frozen organic carbon after permafrost thaw have the higher potential to increase effect of climate change in this region. Thawing and degradation of permafrost have been observed in many circumpolar research sites. The analysis of the multiyear complex observations of vegetation and permafrost dynamics in the tundra station «Chokurdakh» of SakhaFluxNet were carried out in this study. Carbon dioxide and methane fluxes in the typical tundra ecosystem in the Indigirka river lowlands in the Northeast of Russia were measured. The net carbon dioxide fluxes were higher compared to other sites, with a net ecosystem gas exchange (NEE) = –92 gCm−2yr−1, which is composed of soil respiration of the ecosystem (Reco) = 141 gCm−2yr−1 and gross primary production of tundra vegetation (GPP) = –232 gCm−2yr−1. This large carbon sink could be explained by the continental climate of the site with low winter soil temperatures (–14°C) that decrease the respiration rates, and short, but relatively warm summers (10.4°C), stimulating high photosynthesis rates. The methane flux was 28 gC-CO2m−2yr−1, so that the greenhouse gas balance was −64 gCCO2m−2yr−1. The methane fluxes were highly sensitive to hydrological conditions and vegetation composition of the site. The importance of the vegetation composition and surface topography for protection of the active layer of permafrost and direction of the carbon flux were investigated. The strong vulnerability of the Arctic tundra even to small-scale changes of vegetation cover was shown. The development of a thaw pond after removing the shrub shifted the plots in our experimental site from a sink of methane into a source. The representative data for the tundra ecosystems, interannual and seasonal variability of the carbon balance are analyzed for the purpose of identification of trends. Nowadays, the tundra ecosystems are weak stock of carbon in comparison with the permafrost forest ecosystems of the Northeast of Russia. According to our long-term eddy-covariance data, the annual carbon sink in the tundra – 0.7 ± 0.2 tCha-1yr-1, in the larch forest is 2.0 ±0.5 tCha-1yr-1. An approximation of the long-term data of eddy-covariance indicates the positive trend of an increase in the accumulation of carbon in the future in the tundra ecosystems owing to the climate change and expansion of an area of growth of tree and shrub species to the North.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.