ПОТОКИ УГЛЕРОДА В ЭКОСИСТЕМАХ СРЕДНЕЙ ТАЙГИ ЦЕНТРАЛЬНОЙ СИБИРИ
- Авторы: Панов А.В.1, Махныкина А.В.1,2, Урбан А.В.1, Зырянов В.И.1, Полосухина Д.А.1,2, Кукавская Е.А.1, Арясов В.Е.1, Колосов Р.А.1, Путилин И.Р.1, Третьяков П.Д.1, Трусов Д.В.1, Садыков Р.Т.1, Прокушкин А.С.1,2
-
Учреждения:
- Красноярский научный центр СО РАН, Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН
- Сибирский федеральный университет
- Выпуск: № 3 (2024)
- Страницы: 37-53
- Раздел: ОБЗОРНЫЕ СТАТЬИ
- URL: https://journal-vniispk.ru/2311-1410/article/view/297615
- DOI: https://doi.org/10.15372/SJFS20240305
- ID: 297615
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Наблюдаемый рост температуры, вызванный увеличением концентраций климатически активных (парниковых) газов в атмосфере, в первую очередь диоксида углерода (CO2) и метана (CH4), может быть причиной прогнозируемого высвобождения углерода, аккумулированного за тысячелетия на обширных территориях северных широт. Масштабы и длительность ожидаемого эффекта остаются открытым вопросом, что обусловлено спорадичностью количественных оценок потоков углерода. В работе отражены текущий статус, направления и основные результаты многолетних инструментальных исследований потоков углерода в экосистемах подзоны средней тайги Центральной Сибири, на базе Средне-Енисейского стационара Института леса им. В. Н. Сукачева СО РАН (обсерватории ZOTTO). Представлена динамика концентрации СО2 и CH4 в атмосфере с 2009 по 2020 г. Приведены данные чистого экосистемного обмена СО2 для лесоболотных комплексов, свидетельствующие, что они выступают поглотителем (стоком) СО2 атмосферы. Для репрезентативных экосистем дана оценка почвенных эмиссионных потоков СО2 и сезонный ход фотосинтетической ассимиляции углерода доминантами подчиненного яруса растительности. Выявлены закономерности поведения растворенных форм углерода в водах ручьев, дренирующих олиготрофный и эвтрофный болотные массивы в районе исследований, представлены показатели эмиссии СО2 с водной поверхности.
Ключевые слова
Об авторах
А. В. Панов
Красноярский научный центр СО РАН, Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН
Email: alexey.v.panov@gmail.com
Красноярск, Россия
А. В. Махныкина
Красноярский научный центр СО РАН, Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН; Сибирский федеральный университет
Email: alexey.v.panov@gmail.com
Красноярск, Россия; Красноярск, Россия
А. В. Урбан
Красноярский научный центр СО РАН, Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН
Email: alexey.v.panov@gmail.com
Красноярск, Россия
В. И. Зырянов
Красноярский научный центр СО РАН, Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН
Email: alexey.v.panov@gmail.com
Красноярск, Россия
Д. А. Полосухина
Красноярский научный центр СО РАН, Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН; Сибирский федеральный университет
Email: alexey.v.panov@gmail.com
Красноярск, Россия; Красноярск, Россия
Е. А. Кукавская
Красноярский научный центр СО РАН, Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН
Email: alexey.v.panov@gmail.com
Красноярск, Россия
В. Е. Арясов
Красноярский научный центр СО РАН, Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН
Email: alexey.v.panov@gmail.com
Красноярск, Россия
Р. А. Колосов
Красноярский научный центр СО РАН, Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН
Email: alexey.v.panov@gmail.com
Красноярск, Россия
И. Р. Путилин
Красноярский научный центр СО РАН, Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН
Email: alexey.v.panov@gmail.com
Красноярск, Россия
П. Д. Третьяков
Красноярский научный центр СО РАН, Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН
Email: alexey.v.panov@gmail.com
Красноярск, Россия
Д. В. Трусов
Красноярский научный центр СО РАН, Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН
Email: alexey.v.panov@gmail.com
Красноярск, Россия
Р. Т. Садыков
Красноярский научный центр СО РАН, Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН
Email: alexey.v.panov@gmail.com
Красноярск, Россия
А. С. Прокушкин
Красноярский научный центр СО РАН, Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН; Сибирский федеральный университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: alexey.v.panov@gmail.com
Красноярск, Россия; Красноярск, Россия
Список литературы
- Белов А. В. Растительность Западной Сибири и ее картографирование. М.: Наука, 1984. 121 с
- Голомолзин В. В., Рублев А. Н., Киселева Ю. В., Козлов Д. А., Прокушкин А. С., Панов А. В. Определение общего содержания диоксида углерода над территорией России по данным отечественного космического аппарата «Метеор-М» № 2 // Метеорол. и гидрол. 2022. № 4. С. 79-95
- Иванова Г. А., Иванов А. В. Пожары в сосновых лесах Средней Сибири. Новосибирск: Наука, 2015. 240 с
- Карпенко Л. В., Прокушкин А. С. Генезис и история послеледникового развития лесного болота в долине р. Дубчес // Сиб. лесн. журн. 2018. № 5. С. 33-44
- Куричева О. А., Авилов В. К., Варлагин А. В., Гитарский М. Л., Дмитриченко А. А., Дюкарев Е. А., Загирова С. В., Замолодчиков Д. Г., Зырянов В. И., Карелин Д. В., Карсанаев С. В., Курганова И. Н., Лапшина Е. Д., Максимов А. П., Максимов Т. Х., Мамкин В. В., Марунич А. С., Мигловец М. Н., Михайлов О. А., Панов А. В., Прокушкин А. С., Сиденко Н. В., Шилкин А. В., Курбатова Ю. А. Мониторинг экосистемных потоков парниковых газов на территории России: сеть RUFLUX // Изв. РАН. Сер. геогр. 2023. Т. 87. № 4. С. 512-535
- Махныкина А. В., Прокушкин А. С., Ваганов Е. А., Верховец С. В., Рубцов А. В. Динамика потоков СО2 с поверхности почвы в сосновых древостоях Средней Сибири // Журн. СФУ. Сер. «Биол.» 2016. Т. 9. № 3. С. 338-357
- Махныкина А. В., Прокушкин А. С., Меняйло О. В., Верховец С. В., Тычков И. И., Урбан А. В., Рубцов А. В., Кошурникова Н. Н., Ваганов Е. А. Влияние климатических факторов на эмиссию СО2 из почв в среднетаежных лесах Центральной Сибири: эмиссия как функция температуры и влажности почвы // Экология. 2020. № 1. С. 48-58
- Панов А. В., Прокушкин А. С., Зражевская Г. К., Урбан А. В., Зырянов В. И., Сиденко Н. В., Хайманн М. Зимнее почвенное дыхание в экосистемах Средней Сибири: сравнительные оценки с использованием трех методов измерений // Экология. 2021. № 2. С. 112-122
- Панов А. В., Прокушкин А. С., Кюблер К., Корец М. А., Урбан А. В., Зражевская Г. К., Бондарь М. Г., Хайманн М., Заале З. Прецизионный мониторинг концентрации диоксида углерода и метана в приземной атмосфере полярного пояса Приенисейской Сибири // Метеорол. и гидрол. 2022. № 11. С. 19-31
- Тимохина А. В., Прокушкин А. С., Панов А. В., Колосов Р. А., Сиденко Н. В., Лаврич Й., Хайманн М. Межгодовая изменчивость концентрации диоксида углерода над центральной частью Сибири (по данным международной обсерватории ZOTTO за 2009-2015 гг.) // Метеорол. и гидрол. 2018. № 5. С. 20-29
- Урбан А. В., Прокушкин А. С., Корец М. А., Панов А. В., Гербиг К., Хайманн М. Влияние подстилающей поверхности на концентрации парниковых газов в Центральной Сибири // Геогр. природ. рес. 2019. № 3. С. 32-40
- Швиденко А. З., Щепащенко Д. Г. Углеродный бюджет лесов России // Сиб. лесн. журн. 2014. № 1. C. 69-92
- Чебакова Н. М., Выгодская Н. Н., Арнет А., Белелли Маркезини Л., Курбатова Ю. А., Парфенова Е. И., Валентини Р., Верховец С. В., Ваганов Е. А., Шульце Е.-Д. Энерго и массообмен и продуктивность основных экосистем Сибири (по результатам измерений методом турбулентных пульсаций) 2. Углеродный обмен и продуктивность // Изв. РАН. Сер. биол. 2014. № 1. С. 65-75
- Arneth A., Kurbatova J., Kolle O., Shibistova O. B., Lloyd J., Vygodskaya N. N., Schulze E.-D.Comparative ecosystem-atmosphere exchange of energy and mass in a European Russian and a central Siberian bog II.Inter-seasonal and interannual variability of CO2 fluxes // Tellus B: Chem. Phys. Meteo. 2002. V. 54. Iss. 5. P. 514-530
- Bonan G. Forests and climate change: forcings, feedbacks, and the climate benefits of forests // Science. 2008. V. 320. N. 5882. P. 1444-1449
- Burba G. Eddy covariance method for scientific, industrial, agricultural and regulatory applications: A field book on measuring ecosystem gas exchange and areal emission rates. Lincoln, NE, USA: LI-COR Biosciences, 2013. 331 p
- Dolman A. J., Shvidenko A., Schepaschenko D., Ciais P., Tchebakova N., Chen T., Molen M. K. van der, Belelli Marchesini L., Maximov T. C., Maksyutov S., Schulze E.-D. An estimate of the terrestrial carbon budget of Russia using inventory-based, eddy covariance and inversion methods // Biogeosciences. 2012. V. 9. N. 12. P. 5323-5340
- Drake T. W., Raymond P. A., Spencer R. G. M. Terrestrial carbon inputs to inland waters: a current synthesis of estimates and uncertainty // Limnol. Oceanogr. Lett. 2018. V. 3. Iss. 3. P. 132-142
- Dymov A. A., Grodnitskaya I. D., Yakovleva E. V., Dubrovskiy Y. A., Kutyavin I. N., Startsev V. V., Milanovsky E. Y., Prokushkin A. S. Albic podzols of boreal pine forests of Russia: Soil organic matter, physicochemical and microbiological properties across pyrogenic history // Forests. 2022. V. 13. Iss. 11. Article 1831
- Frey K. E., Smith L. C. Amplified carbon release from vast West Siberian peatlands by 2100 // Geophys. Res. Lett. 2005. V. 32. Iss. 9. Article 022025
- Golomolzin V. V., Rublev A. N., Kiseleva Yu. V., Kozlov D. A., Prokushkin A. S., Panov A. V. Retrieval of total column carbon dioxide over Russia from Meteor-M No. 2 satellite data // Rus. Meteorol. Hydrol. 2022. V. 47. N. 4. P. 304-314 (Original Rus. Text © V. V. Golomolzin, A. N.Rublev, Yu. V. Kiseleva, D. A. Kozlov, A. S. Prokushkin, A. V. Panov, 2022, publ. in Meteorologiya i Gidrologiya. 2022. N. 4. P. 79-95)
- Hayes D. J., Kicklighter D. W., McGuire A. D., Chen M., Zhuang Q., Yuan F., Melillo J. M., Wullschleger S. D. The impacts of recent permafrost thaw on land-atmosphere greenhouse gas exchange // Environ. Res. Lett. 2014. V. 9. N. 4. P. 1-12
- Heimann M. The EUROSIBERIAN CARBONFLUX project // Tellus B: Chem. Phys. Meteo. 2002. V. 54. Iss. 5. P. 417-419
- Heintzenberg J., Birmili W., Otto R., Andreae M. O., Mayer J.-C., Chi X., Panov A. Aerosol particle number size distributions and particulate light absorption at the ZOTTO tall tower (Siberia), 2006-2009 // Atmos. Chem. Phys. 2011. V. 11. N. 1. P. 8703-8719
- Hugelius G., Strauss J., Zubrzycki S., Harden J. W., Schuur E. A. G., Ping C.-L., Schirrmeister L., Grosse G., Michaelson G. J., Koven C. D., O’Donnell J. A., Elberling B., Mishra U., Camill P., Yu Z., Palmtag J., Kuhry P. Estimated stocks of circumpolar permafrost carbon with quantified uncertainty ranges and identified data gaps // Biogeosciences. 2014. V. 11. N. 23. P. 6573-6593
- Karlsson J., Serikova S., Vorobyev S. N., Rocher-Ros G., Denfeld B., Pokrovsky O. Carbon emission from Western Siberian inland waters // Nat.Comm. 2021. V. 12. Iss. 1. Article 825
- Kljun N., Calanca P., Rotach M. W., Schmid H. P. A simple two-dimensional parameterisation for Flux Footprint Prediction (FFP) // Geosci. Model Dev. 2015. V. 8. P. 3695-3713
- Koshurnikova N. N., Verkhovets S. V., Antamoshkina O. A., Trofimova N. V., Zlenko L. V., Zhuikov A. V., Garmash A. A. Structure of the organic matter pool in Pinus sibirica dominated forests of Central Siberia // Folia For. Pol. Ser. A. 2015a. V. 57. N. 4. P. 218-223
- Koshurnikova N. N., Verkhovets S. V., Antamoshkina O. A., Trofimova N. V., Zlenko L. V., Zhuikov A. V. Assessment of Central Siberia forest ecosystems sustainability to forest fires: academic research outcomes // Proc. Soc. Behav. Sci. 2015b. V. 214. P. 1008-1018
- Lloyd J., Shibistova O., Zolotoukhine D., Kolle O., Arneth A., Wirth C., Styles J. M., Tchebakova N. M., Schulze E.-D. Seasonal and annual variations in the photosynthetic productivity and carbon balance of a central Siberian pine forest // Tellus B: Chem. Phys. Meteo. 2002. V. 54. Iss. 5. P. 590-610
- Makhnykina A. V., Prokushkin A. S., Menyaylo O. V., Verkhovets S. V., Tychkov I. I., Urban A. V., Rubtsov A. V., Koshurnikova N. N., Vaganov E. A. The impact of climatic factors on CО2 emissions from soils of middle-taiga forests in central Siberia: Emission as a function of soil temperature and moisture // Rus. J. Ecol. 2020. V. 51. N. 1. P. 46-56 (Original Rus. Text © A. V. Makhnykina, A. S. Prokushkin, O. V. Menyaylo, S. V. Verkhovets, I. I. Tychkov, A. V. Urban, A. V.Rubtsov, N. N. Koshurnikova, E. A. Vaganov, 2020, publ. in Ekologiya. 2020. N. 1. P. 48-58)
- Makhnykina A. V., Panov A. V., Prokushkin A. S. The impact of wildfires on soil CO2 emission in middle taiga forests in Central Siberia // Land. 2023. V. 12. Iss. 8. Article 1544
- Makhnykina A. V., Vaganov E. A., Panov A. V., Koshurnikova N. N., Prokushkin A. S. The pulses of soil CO2 emission in response to rainfall events in Central Siberia: revisiting the overall frost-free season CO2 flux // Forests. 2024. V. 15. N. 2. Article 355
- McGuire A. D., Anderson L. G., Christensen T. R., Dallimore S., Guo L., Hayes D. J., Heimann M., Lorenson T. D., Macdonald R. W., Roulet N. Sensitivity of the carbon cycle in the Arctic to climate change // Ecol. Monogr. 2009. V. 79. N. 4. P. 523-555
- McGuire A. D., Christensen T. R., Hayes D., Heroult A., Euskirchen E., Kimball J. S., Koven C., Lafleur P., Miller P. A., Oechel W., Peylin P., Williams M., Yi Y. An assessment of the carbon balance of Arctic tundra: Comparisons among observations, process models, and atmospheric inversions // Biogeosciences. 2012. V. 9. N. 8. P. 3185-3204
- Panov A. V., Prokushkin A. S., Zrazhevskaya G. K., Urban A. V., Zyryanov V. I., Sidenko N. V., Heimann M. Winter CO2 fluxes in ecosystems of Central Siberia: comparative estimates using three different approaches // Rus. J. Ecol. 2021. V. 52. N. 2. P. 126-135 (Original Rus. Text © A. V. Panov, A. S. Prokushkin, G. K. Zrazhevskaya, A. V. Urban, V. I. Zyryanov, N. V. Sidenko, M. Heimann, 2021, publ. in Ekologiya. 2021. N. 2. P. 112-122)
- Panov A. V., Prokushkin A. S., Kubler K., Korets M. A., Urban A. V., Zrazhevskaya G. K., Bondar’ M. G., Heimann M., Zaehle S. Precisious observations of atmospheric carbon dioxide and methane mole fractions in the polar belt of Near-Yenisei Siberia // Rus. Meteorol. Hydrol. 2022. V. 47. N. 11. P. 829-838 (Original Rus. Text © A. V. Panov, A. S. Prokushkin, K. Kubler, M. A. Korets, A. V. Urban, G. K. Zrazhevskaya, M. G. Bondar’, M. Heimann, S. Zaehle, 2022, publ. in Meteorologiya i Gidrologiya. 2022a. N. 11. P. 19-31)
- Panov A., Prokushkin A., Semiletov I., Kübler K., Korets M., Putilin I., Urban A., Bondar M., Heimann M. Atmospheric CO2 and CH4 fluctuations over the continent-sea interface in the Yenisei River sector of the Kara Sea // Atmosphere. 2022b. V. 13. Iss. 9. Article 1402
- Park S.-B., Knohl A., Migliavacca M., Thum T., Vesala T., Peltola O., Mammarella I., Prokushkin A., Kolle O., Lavrič J., Park S. S., Heimann M. Temperature control of spring CO2 fluxes at a coniferous forest and a peat bog in central Siberia // Atmosphere. 2021. V. 12. Iss. 8. Article 0984
- Polosukhina D. A., Prokushkin A. S., Masyagina O. V. Carbon photoassimilation by dominant species of mosses and lichens in pine forests of Central Siberia // IOP Conf. Ser.: Earth and Environ. Sci. 2020. N. 11. Article 012031
- Polosukhina D. A., Makhnykina A. V., Aryasov V. E., Trusov D. V., Prokushkin A. S. Photosynthesis of widespread lichen species in pine forests of Central Siberia // Lesovedenie (For. Sci.). 2023. N. 6. P. 690-696
- Reum F., Gerbig C., Lavric J. V., Rella C. W., Göckede M. Correcting atmospheric CO2 and CH4 mole fractions obtained with Picarro analyzers for sensitivity of cavity pressure to water vapor // Atmos. Meas. Tech. 2019. V. 12. N. 2. P. 1013-1027
- Richter-Menge J., Druckenmiller M. L., Jeffries M. Arctic report card: Update for 2019. 2019. https://arctic.noaa.gov/Report-Card/Report-Card-2019
- Romanovsky V. E., Schaefer K., Turetsky M. R., Treat C. C., Vonk J. E. Climate change and the permafrost carbon feedback // Nature. 2015. V. 520. P. 171-179
- Röser C., Montagnani L., Schulze E.-D., Mollicone D., Kolle O., Meroni M., Papale D., Belelli Marchesini L., Federici S., Valentini R.Net CO2 exchange rates in three different successional stages of the “Dark Taiga” of central Siberia // Tellus B: Chem. Phys. Meteo. 2002. V. 54. Iss. 5. P. 642-654
- Schulze E.-D., Lloyd J., Kelliher F. M., Wirth C., Rebmann C., Lühker B., Mund M., Knohl A., Milyukova I. M., Schulze W., Ziegler W., Varlagin A. V., Sogachev A. F., Valentini R., Dore S., Grigoriev S., Kolle O., Panfyorov M. I., Tchebakova N., Vygodskaya N. N. Productivity of forests in the Eurosiberian boreal region and their potential to act as a carbon sink - a synthesis // Global Change Biol. 1999. V. 5. Iss. 6. P. 703-722
- Schulze E. D., Prokushkin A. S., Arneth A., Knorre N., Vaganov E. A.Net ecosystem productivity and peat accumulation in a Siberian Aapa mire // Tellus B: Chem. Phys. Meteo. 2002. V. 54. Iss. 5. P. 531-536
- Schuur E. A. G., McGuire A. D., Schadel C., Grosse G., Harden J. W., Hayes D. J., Hugelius G., Koven C. D., Kuhry P., Lawrence D. M., Natali S. M., Olefeldt D., Romanovsky V. E., Schaefer K., Turetsky M. R., Treat C. C., Vonk J. E. Climate change and the permafrost carbon feedback // Nature. 2015. V. 520. P. 171-179
- Serikova S., Pokrovsky O. S., Ala-Aho P., Kazantsev V., Kirpotin S. N., Kopysov S. G., Krickov I. V., Laudon H., Manasypov R. M., Shirokova L. S., Soulsby C., Tetzlaff D., Karlsson J. High riverine CO2 emissions at the permafrost boundary of Western Siberia // Nat. Geosci. 2018. V. 11. P. 825-829
- Shibistova O., Lloyd J., Evgrafova S., Savushkina N., Zrazhevskaya G., Arneth A., Knohl A., Kolle O., Schulze E.-D. Seasonal and spatial variability in soil CO2 efflux rates for a central Siberian Pinus sylvestris forest // Tellus B: Chem. Phys. Meteo. 2002. V. 54. Iss. 5. P. 552-567
- Tchebakova N. M., Kolle O., Zolotoukhine D., Arneth A., Styles J. M., Vygodskaya N. N., Schluze E.-D., Shibistova O., Lloyd J.Inter-annual and seasonal variations of energy and water vapour fluxes above a Pinus sylvestris forest in the Siberian middle taiga // Tellus B: Chem. Phys. Meteo. 2002. V. 54. Iss. 5. P. 537-551
- Timokhina A. V., Prokushkin A. S., Panov A. V., Kolosov R. A., Sidenko N. V., Lavrich J., Heimann M.Interannual variability of atmospheric CO2 concentrations over central Siberia from ZOTTO data for 2009-2015 // Rus. Meteorol. Hydrol. 2018. V. 43. Iss. 5. P. 288-294 (Original Rus. Text © A. V. Timokhina, A. S. Prokushkin, A. V. Panov, R. A. Kolosov, N. V. Sidenko, J. Lavric, M. Heimann, 2018, publ. in Meteorologiya i Gidrologiya. 2018. N. 5. P. 20-29)
- Urban A. V., Prokushkin A. S., Korets M. A., Panov A. V., Gerbig K., Heimann M. Influence of the underlying surface on greenhouse gas concentrations in the atmosphere over Central Siberia) // Geogr. Nat. Res. 2019. V. 40. Iss. 3. P. 221-229 (Original Rus. Text © A. V. Urban, A. S. Prokushkin, M. A. Korets, A. V. Panov, K. Gerbig, M. Heimann, 2019, publ. in Geogr. i prirod. res. 2019. V. 40. N. 3. P. 32-40)
- Winderlich J., Chen H., Gerbig C., Seifert T., Kolle O., Lavric J. V., Kaiser C., Hofer A., Heimann M. Continuous low-maintenance CO2 / CH4 / H2O measurements at the Zotino Tall Tower Observatory (ZOTTO) in Central Siberia // Atmos. Meas. Tech. 2010. V. 3. N. 4. P. 1113-1128
Дополнительные файлы
