Possibility using carbon-to-nitrogen ratio as a criterion for palsa and lithalsa distinguishing

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The palsa and lithalsa are reliable indicators of the presence of permafrost, especially on the its southern border. The subject of the study is the consideration of the C/N ratio in the peat of the palsa and the litter and humus horizon of the lithalsa as a criterion for the separation of the palsa and lithalsa. The palsa near the Yeletskaya village in the Bolshezemelskaya tundra and the lithalsa in the Southern Transbaikalia near the Preobrazhenka village and in the valley of the Sentsa in the Eastern Sayan are considered. The history of the study of lithalsa and palsa in Russia at the beginning of the twentieth century is considered also. It was found that the nitrogen content in the surface layers of the lithalsa (0.45-1.73% in the valley of the Sentsa River and 0.47-2.01% near the Arachley Lake) is approximately in the same range as in the surface horizons of the palsa, regardless of the permafrost region. The results of the carbon and nitrogen content determining, as well as their ratios in the peat cover of the palsa are summarized. In contrast to lithalsa, the carbon content in the peat horizons of the palsa and flat-hummock peatlands is many times higher than the values obtained for both surface and buried organic horizons of the lithalsa. The value of C/N less than 13 has not been recorded for the peat cover of palsa, this indicator for lithalsa never exceeds 10-12.

References

  1. Multi-language glossary of permafrost and related ground-ice terms in Chinese, English, French, German, Icelandic, Italian, Norwegian, Polish, Romanian, Russian, Spanish, and Swedish. Compiled and Edited by: Robert O. van Everdingen The Arctic Institute of North America The University of Calgary Calgary, Alberta, CANADA T2N 1N4. 1998 (revised 2005)
  2. Harris S.A. Palsa-like mounds developed in a mineral substrate, Fox Lake, Yukon Territory // Proceedings, Sixth International Conference on Permafrost, Beijing, 1993, South China University of Technology Press, Vol.1. Pp. 238–243.
  3. Квашнин-Самарин Н.В. О некоторых наблюдениях над микрорельефом мерзлоты и его значение // Материалы по изучению русских почв. Вып. 23. 1913. С. 73–89.
  4. Кушев С.Л. Морфология и генезис бугристых марей и их географическое распространение // Труды Комитета по вечной мерзлотею. Том 8. 1939. М.-Л.: Изд-во АН СССР. С. 119–161.
  5. Толстов А.Н. Некоторые наблюдения над буграми-могильниками в среднем течение реки Буреи // Труды института мерзлотоведения им. В.А.Обручева, том 8. Вечная и сезонная мерзлота Забайкалья. М.: Изд-во АН СССР. 1950. С. 149–171.
  6. Åhman R. The structure and morphology of minerogenic palsas in northern Norway // Biuletyn Peryglacjalny, 1976, N 26, p. 25–31.
  7. Dionne J.-C. Formes et phenomenes periglaciaires en Jamesie, Québec subarctique // Géographie physique et Quaternaire. 1978. Vol. 32. Pp. 187–247.
  8. Lagarec D. Cryogenic mounds as indicators of permafrost conditions, northern Québec // Proceedings of the Fourth Canadian Permafrost Conference, Roger Brown Memorial Volume. Ottawa, Canada. 1982. Pp. 43–48.
  9. Allard M., Seguin M.K., Levesque R. Palsas and mineral permafrost mounds in northern Quebec // International Geomorphology, Part II, Ed. V. Gardiner, London, John Wiley. 1986. Pp. 285–309.
  10. Pissart A. Palsas, lithalsas and remnants of these periglacial mounds. A progress report // Progress in Physical Geography. 2002. Vol. 26. Pp. 605–621.
  11. Iwahana G., Fukui K., Mikhailov N., Ostanin O., Fujii Y. Internal Structure of a Lithalsa in the Akkol Valley, Russian Altai Mountains // Permafrost and Periglacial Processes. 2012. Vol. 23. Pp. 107–118. doi: 10.1002/ppp.1734
  12. Budantseva N.A., Gorshkov E.I., Isaev V.S., Semenkov I.N., Usov A.N., Chizhova Ju.N., Vasil'chuk Yu.K. Engineering geological and geochemistry features of the palsa and lithalsa landscape in the area of educational and scientific polygon Khanovey. Engineering Geology. 2015. Vol. 3. Pp. 34–50.
  13. Vasil'chuk Yu.K., Alekseev S.V., Arzhannikov S.G., Alekseeva L.P., Arzhannikova A.V., Budantseva N.A., Vasil'chuk A.C. Chizhova Ju.N. Isotope composition of a Lithalsa in the Sentsa River Valley (East Sayan Mountains) // Doklady Earth Sciences. 2016. Vol. 471. Part 2. Pp. 1292-1297. doi: 10.1134/S1028334X16120254
  14. Vasil'chuk Yu.K., Alekseev S.V., Arzhannikov S.G., Alekseeva L.P., Budantseva N.A., Chizhova Ju.N., Arzhannikova A.V., Vasilchuk A.C. Lithalsa in the Sentsa River Valley, Eastern Sayan Mountains, Southern Russia // Permafrost and Periglacial Processes. 2016. Vol. 27. Iss. 3. Pp. 285–296. doi: 10.1002/ppp.1876
  15. Буданцева Н.А., Чижова Ю.Н., Блудушкина Л.Б., Васильчук Ю.К. Стабильные изотопы кислорода, водорода и углерода и возраст пальза близ поселка Елецкий, северо-восток Большеземельской тундры // Арктика и Антарктика. 2017. №4. С. 38–56 doi: 10.7256/2453-8922.2017.4.25087.
  16. Vasil’chuk Yu.K., Vasil’chuk A.C., Sulerzhitsky L.D., Budantseva N.A., Volkova Ye.M., Chizhova Ju.N. Radiocarbon chronology of palsa in the Bol’shaya Zemlya tundra // Doklady Earth Sciences. 2003. Vol. 393. N8. Pp. 1160–1164.
  17. Vasil’chuk, Yu.K., Vasil’chuk, A.C., Jungner, H., Budantseva, N.A., Chizhova, Ju.N. Radiocarbon chronology of Holocene palsa of Bol’shezemel’skaya tundra in Russian North // Geography, Environment, Sustainability. 2013. Vol. 6. N3. Pp. 38–59. doi: 10.24057/2071-9388-2013-6-3-38-59.
  18. Максимова О.Е. Бугры пучения южного Забайкалья / Дипломная работа выполненная на кафедре криолитологии и гляциологии географического ф-та МГУ под рук. проф. Ю.К.Васильчука. М. 2007. 131 с.
  19. Vasil’chuk, Yu. K., Vasil’chuk, J. Yu., Alexeev, S.V., Budantseva, N. A., Alexeeva, L. P., Vasil’chuk, A. C., Kozyreva, Ye. A., Svetlakov, A. A. The Cyclical Structure of the Isotopic Diagram of a Lithalsa and Its Radiocarbon Age, Sentsa River Valley, Eastern Sayan // Doklady Earth Sciences, 2019, Vol. 489, Part 2. Pp. 1456–1460. doi: 10.1134/S1028334X19120158
  20. Алексеев С.В., Алексеева Л.П., Васильчук Ю.К., Козырева Е.А., Светлаков А.А., Рыбченко А.А. (2016). Бугры пучения в дорлине реки Сенца, Окинское плоскогорье, Восточный Саян // Успехи современного естествознания. № 3. С. 121-126.
  21. Васильчук А.К., Васильчук Дж.Ю., Буданцева Н.А., Васильчук Ю.К., Терская Е.В., Кречетов П.П., Блудушкина Л.Б. Соотношение содержания углерода и азота в почвах литальза-ландшафтов в долине р. Сенца, Восточный Саян // Арктика и Антарктика. 2020. № 1. С. 75–97. doi: 10.7256/2453-8922.2020.1.32245.
  22. Loisel, J., Yu, Z., Beilman, D. W., Camill, P., Alm, J., Amesbury, M. J., Anderson, D., Andersson, S., Bochicchio, C., Barber, K., Belyea, L. R., Bunbury, J., Chambers, F. M., Charman, D. J., De Vleeschouwer, F., Fialkiewicz-Koziel, B., Finkelstein, S. A., Galka, M., Garneau, M. et al. A database and synthesis of northern peatland soil properties and Holocene carbon and nitrogen accumulation // The Holocene. 2014. Vol. 24(9). Pp. 1028–1042. doi: 10.1177/0959683614538073.
  23. Prokushkin A.S., Novenko E.Yu., Kupriyanov D.A., Karpenko L.V., Mazei N.G., Serikov S.I. Carbon, nitrogen and their stable isotope (δ13C and δ15N ) records in two peat deposits of Central Siberia: raised bog of middle taiga and palsa of forest-tundra ecotone // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 2022. 1093: 012007 IOP Publishing doi: 10.1088/1755-1315/1093/1/012007
  24. Novenko EY, Mazei NG, Prokushkin AS, Kupriyanov DA, Shatunov AE, Andreev RA, Serikov SI. The Holocene palaeoecology of the palsa mire near Igarka (Yenisei Siberia). In: IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2022:1093:012029 doi: 10.1088/1755-1315/1093/1/012029
  25. Пастухов А.В., Каверин Д.А. Экологическое состояние мерзлотных бугристых торфяников на северо-востоке Европейской России // Экология. 2016. №2. С. 94-102.
  26. Deshpande, B.N., Crevecoeur, S., Matveev, A., Vincent, W.F. (2016). Bacterial production in subarctic peatland lakes enriched by thawing permafrost // Biogeosciences, 13, 4411–4427. doi: 10.5194/bg-13-4411-2016
  27. Lim, A. G., Loiko, S. V., A.G., Raudina T.V., Volkova I.I., Seredina V.P. (2018). Element composition of peat deposits in flat frost mound bogs of the Pyakupur River (northern taiga of West Siberia). Ukrainian Journal of Ecology, 8(1), 79-87.
  28. Hichens-Bergström, M., Sannel, B.K. (2023). Permafrost development in northern Fennoscandian peatlands since the mid-Holocene, Arctic, Antarctic, and Alpine Research, 55:1, 2250035, doi: 10.1080/15230430.2023.2250035
  29. Wetzel, H., Fleige, H., Horn, R. (2003). Chemical and physical properties of palsas – degradation of palsas in the region of Northern Norway. In: Permafrost, Eighth International Conference, Proceedings. Zurich, 21-25 July 2003. Eds: by M.Philips, S.M.Springman, L.U.Arenson. Vol. 2. Zurich, Zwitzerland. A.A.Balkema Publishers. Swets & Zeitlinger B.V. Lisse. The Netherlands. Pp. 1235–1240.
  30. Krüger J.P., Leifeld J., Alewell C. Degradation changes stable carbon isotope depth profiles in palsa peatlands // Biogeosciences. 2014. Vol. 11. Pp. 3369–3380. doi: 10.5194/bg-11-3369-2014
  31. Palmer K., Horn M.A. Actinobacterial Nitrate Reducers and Proteobacterial Denitrifiers Are Abundant in N2O-Metabolizing Palsa Peat. Applied and Environmental Microbiology. 2012. Vol. 78. N16. Pp. 5584 –5596
  32. Sannel A. B. K., Kuhry P. (2009). Holocene peat growth and decay dynamics in sub-arctic peat plateaus, west-central Canada // Boreas. Vol. 38. Pp. 13–24. 10.1111/j.1502-3885.2008.00048.x.
  33. Krüger J. P., Leifeld J., Alewell C. Degradation changes stable carbon isotope depth profiles in palsa peatlands // Biogeosciences. 2014. Vol. 11. Pp. 3369–3380.
  34. Krüger J. P., Conen F., Leifeld J., Alewell C. Palsa uplift identified by stable isotope depth profiles and relation of δ15N to C/N ratio // Permafrost and Periglacial Processes, 2017. Vol. 28. Pp. 485–492. doi: 10.1002/ppp.1936.
  35. Голубятников Л.Л., Заров Е.А. Содержание углерода и азота в торфяных почвах северных районов Западной Сибири // Западно-Сибирские торфяники и цикл углерода: прошлое и настоящее.Материалы Шестого Международного полевого симпозиума. Издательство: Изд-во Томского ун-та. 2021. С.113–115.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».