Поверхностный органический и неорганический углерод в ландшафтах Лено-Амгинского междуречья (Центральная Якутия)

В исследованиях оценено содержание органического и неорганического углерода для верхней части деятельного слоя голоценовых отложений, представленных большей частью супесью, сформировавшейся на Бестяхской и Тюнгюлюнской террасах в Лено-Амгинском междуречье. Для территории проявляется отчетливая закономерность уменьшения содержания органического углерода по направлению с юга на север и в зависимости от структурных особенностей террасированности ландшафтов. В среднем этот показатель на южной окраине Тюнгюлюнской псевдотеррасы составляет 7,70 % С_орг, в центральной части Тюнгюлюнской поверхности (участок Бёкё) – 1,64 % С_орг, а на севере при сочленении Тюнгюлюнской поверхности с Бестяхской органический углерод убывает до минимального содержания, равного 0,99 % С_орг. Форма неорганического углерода имеет более сложное рассеянное распределение между террасами. В центральной части Тюнгюлюнской поверхности его содержание в среднем составляет 1,03 % С_неорг с внезапным снижением к Тюнгюлюнской псевдотеррасе – 0,19 % С_неорг и возвышенности на участке Улу-Кюель до 0,03 % С_неорг. Влияние постпирогенного прошлого на участках Майя-2 и Беджелек отражается в истощении и потере заметного содержания органического углерода из верхних горизонтов почвы по сравнению с участком Майя-1 на 55 и 80 % соответственно. Вместе с тем за 19 лет самовосстановления лесной подстилки намечается повышение содержания углерода растительного происхождения, близкого к исходному состоянию.

1. Kaufman D., McKay N., Routson C. et al. Holocene global mean surface temperature, a multi-method reconstruction approach // Sci Data. Vol. 201, No. 7. 2020. P. 1–13. https://doi.org/10.1038/s41597-020-0530-7.

2. Varney R.M., Chadburn S.E., Friedlingstein P. et al. A spatial emergent constraint on the sensitivity of soil carbon turnover to global warming // Nat. Commun. 2020. Vol. 11, No. 5544. https://doi.org/10.1038/s41467-020-19208-8.

3. Randers J., Goluke U. An earth system model shows self-sustained thawing of permafrost even if all man-made GHG emissions stop in 2020 // Sci. Rep. 2020. No. 10.18456. P. 1–9. https://doi.org/10.1038/s41598-020-75481-z.

4. Strauss J., Schirrmeister L., Grosse G. et al. Deep Yedoma permafrost: A synthesis of depositional characteristics and carbon vulnerability // Earth-Science Reviews. 2017. Vol. 172. P. 75–86. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2017.07.007.

5. Schuur E.A.G., Mack M.C. Ecological response to permafrost thaw and consequences for local and global ecosystem services // Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics. 2018. Vol. 49, No. 1. P. 279–301. https://doi.org/10.1146/annurev-ecolsys-121415-032349.

6. de Vrese P., Brovkin V. Timescales of the permafrost carbon cycle and legacy effects of temperature overshoot scenarios // Nat. Commun. 2021. Vol. 12, No. 2688. https://doi.org/10.1038/s41467-021-23010-5.

7. Lindgren A., Hugelius G., Kuhry P. Extensive loss of past permafrost carbon but a net accumulation into present-day soils // Nature. 2018. Vol. 560. P. 219–222. https://doi.org/10.1038/s41586-018-0371-0.

8. van Huissteden J. Thawing permafrost. Permafrost carbon in a warming Arctic. Springer, Cham, 2020. 508 p. https://doi.org/10.1007/978-3-030-31379-1.

9. Wild B., Gentsch N., Capek P. et al. Plant-derived compounds stimulate the decomposition of organic matter in arctic permafrost soils // Sci. Rep. 2016. No. 6, 25607. https://doi.org/10.1038/srep25607.

10. Wild B., Andersson A., Broder L., Vonk J., Hugelius G., McClelland J.W., Song W., Raymond P.A., Gustafsson O. Rivers across the Siberian Arctic unearth the patterns of carbon release from thawing permafrost // Proceedings of the National Academy of Sciences of the U.S.A. 2019. Vol. 116, No. 21. P. 10280–10285. https://doi.org/10.1073/pnas.1811797116.

11. Walter A.K., Schneider von Deimling T., Nitze I. et al. 21st-century modeled permafrost carbon emissions accelerated by abrupt thaw beneath lakes // Nat. Commun. 2018. Vol. 9, No. 3262. https://doi.org/10.1038/s41467-018-05738-9.

12. Schadel C., Koven C.D., Lawrence D.M. et al. Divergent patterns of experimental and model-derived permafrost ecosystem carbon dynamics in response to Arctic warming // Environmental Research Letters. 2018. Vol. 13, No. 10. P. 105002. https://doi.org/10.1088/1748-9326/aae0ff.

13. Meredith M., Sommerkorn S., Cassotta C. et al. Polar Regions // IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate. 2019. P. 203–320.

14. Heffernan L., Estop‐Aragones C., Knorr K., Talbot J., Olefeldt D. Long‐term impacts of permafrost thaw on carbon storage in peatlands: deep losses offset by surficial accumulation // Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. 2020. Vol. 125, Is. 3. https://doi.org/10.1029/2019JG005501.

15. Koven C., Arora V. K., Cadule P. et al. 23rd Century surprises: Long-term dynamics of the climate and carbon cycle under both high and net negative emissions scenarios // Earth Syst. Dynam. Discuss. 2021. https://doi.org/10.5194/esd-2021-23.

16. Ma W., Zhai L., Pivovaroff A. et al. Assessing climate change impacts on live fuel moisture and wildfire risk using a hydrodynamic vegetation model // Biogeosciences. 2021. Vol. 18, Is. 13. P. 4005–4020. https://doi.org/10.5194/bg-18-4005-2021.

17. Соловьев П.А. Криолитозона северной части Лено-Амгинского междуречья. М.: Изд-во АН СССР, 1959. 143 с.

18. Fedorov A.N., Vasilyev N.F., Torgovkin Y.I. et al. Permafrost-Landscape Map of the Republic of Sakha (Yakutia) on a Scale 1:1,500,000 // Geosciences. Vol. 8, No. 12 (465). 2018. P. 1–17. https://doi.org/10.3390/geosciences8120465.

19. Федоров А.Н., Константинов П.Я. Реакция мерзлотных ландшафтов Центральной Якутии на современные изменения климата и антропогенные воздействия // География и природные ресурсы. 2009. № 2. С. 56–62.

20. Катасонов Е.М., Иванов М.С., Пудов Г.Г. и др. Строение и абсолютная геохронология аласных отложений Центральной Якутии. Новосибирск: Наука, 1979. 95 с.

21. Почвенно-географическое районирование СССР (в связи с сельскохозяйственным использованием земель). М., 1962. 422 с.

22. Blok D., Faucherre S., Banyasz I. et al. Contrasting above- and belowground organic matter decomposition and carbon and nitrogen dynamics in response to warming in High Arctic tundra // Global Change Biology. 2018.Vol. 24,Is. 6. P. 2660–2672. https://doi.org/10.1111/gcb.14017.

23. Dodds W., Whiles M. Freshwater Ecology: Concepts and Environmental Applications of Limnology. 2nd Edition, Amsterdam: Elsevier, 2010. P. 829.

24. Бысыгина М.Ф. Систематическая структура локальных флор Лено-Амгинского междуречья (Центральная Якутия) // Вестник Томского государственного университета. 2009. № 322. С. 232–234.

25. Андреев В.Н., Галактионова Т.Ф., Михалева В.М. и др. Луга Якутии. М.: Наука, 1975. 176 с.

26. Noguchi K., Matsuura Y., Sparrow S.D. et al. Fine root biomass in two black spruce stands in interiorAlaska: effects of different permafrost conditions // Trees. 2016. Vol. 30. P. 441–449. https://doi.org/10.1007/s00468-015-1226-z.

27. Mu C., Li L., Zhang F. et al. Impacts of permafrost on above- and belowground biomass on the northern Qinghai-Tibetan Plateau // Arctic, Antarctic, and Alpine Research. 2018. Vol. 50, is. 1. e1447192. https://doi.org/10.1080/15230430.2018.1447192.

28. Masyagina O.V., Tokareva I.V., Prokushkin A.S. Post fire organic matter biodegradation in permafrost soils: Case study after experimental heating of mineral horizons // Science of the Total Environment. 2016. Vol. 573. P. 1255–1264. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.04.195.

29. Masyagina O.V. Carbon dioxide emissions and vegetation recovery in fire-affected forest ecosystems of Siberia: recent local estimations // Current Opinion in Environmental Science & Health. 2021. Special issue. https://doi.org/10.1016/j.coesh.2021.100283.

30. Иванова Г.А., Кукавская Е.А., Жила С.В. Воздействие пожаров на параметры баланса углерода и компоненты экосистемы в светлохвойных лесах средней Сибири // Гео-Сибирь. 2010. Т. 4, № 2. С. 54–58.

31. Knorre A.A., Kirdyanov A.V., Prokushkin A.S. et al. Tree ring-based reconstruction of the long-term influence of wildfires on permafrost active layer dynamics in Central Siberia // Science of the Total Environment. 2019. Vol. 652. P. 314–319. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.10.124