Современная аккумуляция торфа в рямах олиготрофных болот югалесной зоны Западной Сибири как отклик на изменения климата | Вестн. Том. гос. ун-та. 2010. № 333.

Современная аккумуляция торфа в рямах олиготрофных болот югалесной зоны Западной Сибири как отклик на изменения климата

Проведена оценка средней скорости прироста и аккумуляции торфа и углерода в рямах олиготрофных болот юга лесной зоны Западной Сибири за последний 40-45-летний период по данным детальных исследований и датирования по Cs и экстремумам зольности 23 монолитов торфа. Выявлено значительное варьирование этих показателей в зависимости от исходных водных режимов и механизмов отклика на климатические изменения.

Actual peat accumulation in bog riams in south forest zone of Western Siberia asa response to climatic changes.pdf Реконструкция и прогноз состояний болотных эко-систем Западной Сибири в условиях современного гло-бального потепления климата возможны лишь на осно-ве детальных исследований, позволяющих выявить многообразие характера и трендов отклика на разно-масштабных уровнях их организации.Особенности динамики болот юга лесной зоны За-падной Сибири предопределены своеобразием климати-ческих, геокриологических и орографических условий Западно-Сибирской равнины. Наследием ледникового периода является значительная дифференциация мезо- и микрорельефа, обусловливающая мелкоконтурную не-однородность водных режимов и почвогрунтов и, соот-ветственно, разный возраст, пути развития, автоном-ность элементарных болотных массивов, преобладание комплексного строения на микро- и мезоландшафтном уровнях. Преломление климата элементами рельефа усиливает неоднородность экотопов созданием различий физического состояния (талое - многолетне- или дли-тельно-сезонно-мерзлое) почвогрунтов или торфяных отложений. Исходная неоднородность водных режимов через различия влажности и плотности торфяных отло-жений сохраняется длительное время. Этому способст-вует и различие их усадок в условиях частых смен влаж-ных и засушливых периодов континентального климата. В результате наряду с типичными болотами «нарымско-го» типа [1], бореального возраста, глубокозалежными, обладающими мощными буферными свойствами, здесь широко распространены болота атлантико-субборе-альные, с меньшей глубиной залежи, чутко реагирую-щие на климатические изменения [2].Изменения климата влияют на функциональное со-стояние болотных экосистем, одним из главных при-знаков которого является величина накопления или потерь органического вещества. Поэтому для оценки изменения их функционального состояния возможно использование метода непосредственного определения «остаточного» члена баланса углерода, современной нетто-экосистемной продукции (NEP) болотных био-геоценозов на основе определения массы поверхност-ного слоя торфяной залежи конкретного возраста [3]. Основной проблемой при использовании данного ме-тода остается датирование современных слоев торфа, особенно в регионах с континентальным климатом. Частые смены влажных и засушливых лет и периодов малых климатических циклов вызывают значительные колебания уровня болотных вод. Это ограничивает возможности применения методов датирования по 210Pb [4] (в связи с его повышенной подвижностью ипросачиванием в нижезалегающие слои торфа [5]) и корневой шейке сосны [6] (в связи с прорастанием се-мян из более глубоких слоев при возврате их в аэроб-ные условия [7]), а также по морфологическим призна-кам сфагновых мхов [8] (в связи со слабой выраженно-стью их у плотнодернинного Sphagnum fuscum (Schimp.) Klinggr. - основного доминанта сибирских олиготрофных болот). Во всем мире используется ме-тод датирования современных слоев торфа по 137Cs, поступавшему с пылью в период наземных ядерных испытаний. Слой торфа с максимальным содержанием 137Cs принят как временной репер 1964 г. [9]. Поступ-ление 137Cs на территорию Западной Сибири происхо-дило в основном в 1957-1963 гг., и он «закрепился» в горизонтах с повышенной зольностью, которая обу-словлена привносом минерального вещества из Казах-станских степей. Интенсивная ветровая эрозия распа-ханных «целинных» земель была спровоцирована при-земными и стратосферными ядерными испытаниями на Семипалатинском полигоне.Цель исследования - определить фациальные и внут-рифациальные особенности вертикального прироста и нетто-экосистемной продукции торфа и углерода в оли-готрофных сосново-кустарничково-сфагновых фитоце-нозах (рямах) южно- и подтаежных болот Западной Си-бири за последние десятилетия как отклик на климати-ческие изменения.Район исследованияРайон исследования расположен в юго-восточной части лесной зоны Западной Сибири. Согласно болот-ному районированию [10] он входит в западно-сибирскую таежную область бореально-атлантических выпуклых олиготрофных моховых болот активного заболачивания и интенсивного торфонакопления, юж-но-таежную провинцию олиготрофных сосново-кустарничково-сфагновых и грядово-мочажинных, ме-зотрофных и эвтрофных сосново-березово-осоково-гипновых (или сфагновыми) и осоково-гипновых (или сфагновых) болот и подтаежную провинцию атланти-ческих эвтрофных осоково-гипновых болот. Одними из наиболее распространенных на болотах являются со-сново-кустарничково-сфагновые фации (рямы).Данный район, как и вся Западная Сибирь, характери-зуется континентальным климатом, сформированным под воздействием приносимых с запада увлажненных воздуш-ных масс и местного континентального воздуха. Зима хо-лодная и продолжительная с низкими температурами и187сильными ветрами, весна и осень холодные и сравнительно сухие, лето короткое, жаркое и влажное. Гидротермический коэффициент равен 1,5. Средняя годовая температура воздуха за 1936-2001 гг., по данным метеостанций (м/с) Бакчар и Томск, изменяется от -0,36 до 0,05єС , а средняя годовая сумма атмосферных осадков - от 463 до 516 мм.При этом выражены незначительные тренды пониже-ния показателей средней годовой температуры с конца 1920-х до конца 1960-х гг., годовой суммы осадков с начала ХХ в. до конца 1970-х гг. (м/с Томск) или до середины 90-х гг. ХХ в. (м/с Бакчар), а в более поздние периоды - тренды их повышения.1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 Годы ОсадкиTемпература350 ^i1iii^-i\ -21935 1945 1955 1965 1975 1985 1995 2005 ГодыОсадкиTемператураАРис. 1. Изменения средней годовой температуры и суммы осадков по данным метеостанций Томск (А) и Бакчар (Б)Объекты и методы исследованияИсследования проводились с 2003 по 2008 г. в ранне-весенние и летние периоды на шести олиготрофных бо-лотах южной тайги и подтайги Западной Сибири в пре-делах Томской области. Болота Иксинское и Бакчарское являются северо-восточными отрогами Большого Васю-ганского болота. Они занимают водоразделы рек Ше-гарка, Икса и Бакчар, подстилаются лессовидными кар-бонатными суглинками. Болота частично осушены в 1973-1979 гг. Участок Иксинского болота, севернее трассы Шегарка-Бакчар, является основным объектом нашего исследования. Это сложная болотная система с преобладанием комплексных фаций. В его северной по-ловине представлен эксцентричный олиготрофный бо-лотный массив с инверсионным (над повышением мине-рального дна) сильнозаозеренным вершинным плато и радиальной структурой склонов из чередующихся про-дольных полос рямов и грядово-мочажинно-озерных комплексов, а в его южной половине на фоне сильнооб-водненных олиго- и мезоолиготрофных топей имеются многочисленные островки выпуклых верховиков и ло-кальных заозеренных вершинных плато с ложбинами стока, ориентированными в разных направлениях и имеющими разные размеры, с грядово-мочажинно-озерными и озерковыми комплексами. Периферийные участки болота, как и все положительные элементы комплексов, заняты низкими и средними рямами, окрай-ки - рослыми рямами. На болоте Иксинское обследо-ванные участки (56°54′-56°59′ с.ш., 82°21′-83°22′ в.д.) представлены разнообразными некомплексными и ком-плексными фациями, облесенными низкими и средними рямами. Обследованный участок болота Бакчарское (56°58'53'' с.ш., 83°21'32'' в.д.) представлен периферий-ным выпуклым верховиком, облесенным низким рямом. Западно-Моисеевское болото (58°11'17'' с.ш., 75°41'02'' в.д.) расположено на водоразделе рек Еголъях и Ягылъях, левобережных притоков р. Васюган, подсти-лается карбонатными суглинками. Оно является выпук-лым верховиком с радиальной системой ложбин стока, занятых грядово-мочажинными комплексами. На болоте ведется нефтедобыча. Болота Кирсановское (56°21'20'' с.ш., 84°31'04'' в.д.) и Киргизное (56°21′28'' с.ш., 84°34′16'' в.д.) расположены на Обь-Томском междуречье, подстилаются песками. Болото Киргизное частично осу-шено в 60-х гг. ХХ в. Кроме того, оба болота находятся в зоне влияния Томского водозабора. Обследованный уча-сток болота Киргизное представлен средним рямом, а болота Кирсановское - бугорково-топяным комплексом с бугорками, облесенными средним рямом. Болото Темное (56°56′ с.ш., 84°39′ в.д.) расположено на Обь-Чулымском междуречье, на II надпойменной песчаной террасе р. То-ми. Оно частично осушено в конце 1980-х гг. и разраба-тывалось. Обследованный олиготрофный участок, нахо-дящийся в нативном состоянии, представлен средним рямом и приозерной сплавиной со сфагновыми бугорка-ми, облесенными низкими сосенками.В 20 типичных олиготрофных сосново-кустар-ничково-моховых биогеоценозах этих болот были заложены проб-ные площади с описанием растительного покрова, микро-рельефа и отбором проб из 23 торфяных разрезов (каждому торфяному разрезу был присвоен шифр, состоящий из со-кращенного названия болота (Б - Бакчарское, И - Иксин-ское, ЗМ - Западно-Моисеевское, К - Кирсановское, Кг -Киргизное, Т - Темное) и номера разреза, а для Иксинского болота и года обследования (3 - 2003 г., 4 - 2004 г. и 5 -2005 г.)). До глубины 24-76 см пробы отбирали из шурфа площадью 100-400 см2 по интервалам 1-3 см. Глубже их отбирали с помощью торфяного бура Гиллера с диаметром челнока 4 см с шагом 5 см. Пробы взвешивали, затем дели-ли на 2 части, одну из которых в сыром виде использовали для определения ботанического состава микроскопическим методом и степени разложения (R) методом центрифуги-рования [11]. Вторую часть взвешивали, высушивали, сно-ва взвешивали, определяли в них аналитическую влаж-ность и зольность по методикам Инсторфа [12], рассчи-188тывали плотность (Р) и скорость аккумуляции абсолютно сухого торфа (аст), его органического вещества (ОВ) и уг-лерода (С). Было принято, что содержание С в ОВ аст со-ставляет 46% [13].На ранее исследованных 7 торфяных разрезах южно-и подтаежных болот Западной Сибири, датированных по 137Cs и 210Pb, нами выявлены четкие, близкие по глубине залегания максимумы содержания 137Cs и зольности [5]. При этом, в отличие от 137Cs, для которого характерен некоторый эффект просачивания в нижезалегающие слои торфа [14], образующие золу литогенные элементы являются более инертными и малоподвижными. В связи с этим мы посчитали допустимым и целесообразным в данной работе выявлять слой 1963 г. на основании одно-го показателя зольности. Как правило, данный слой хо-рошо выявляется визуально по более темному цвету. Чтобы исключить ошибку принятия за этот слой пиро-генных горизонтов, проводился микроскопический ана-лиз торфа на наличие угольков.Для оценки влияния изменений климата на динамику торфонакопления проведена реконструкция сообществ по ботаническому составу торфов, в основу которой поло-жено допущение, что состав растительных остатков в торфе отражает доминантное ядро палеофитоценозов и водных режимов - методом расчета индекса влажности по ботаническому составу торфов (IW) [15].Результаты и обсуждениеПолучены данные по скорости вертикального при-роста (Vпр) торфа и аккумуляции (Vaк) аст, его ОВ и С за последний 40-45-летний период (с 1963 г.) в олиго-трофных рямах болот юга лесной зоны Западной Сиби-ри. Выявлены значимые различия этих показателей (рис. 2) даже для сходных по растительному покрову биогеоценозов, свидетельствующие о различии их со-временного функционального состояния.Сравнительный анализ местоположений разрезов на болотном массиве, состава и структуры современных и палеофитоценозов, послойных показателей свойств торфов, индексов влажности и характера их изменений по глубине, а также данных по метеостанциям Бакчар (1936-2006 гг.) и Томск (1887-2001 гг.) и дат проведе-ния мелиоративных работ на исследованных болотах выявил, что эти различия обусловлены, прежде всего, разным откликом на климатические изменения ХХ в., вызвавшие изменения уровня болотных вод (УБВ). Об-сыхание на различных участках болот Иксинское, Бак-чарское и Темное, судя по изменениям ботанического состава, P и R торфов, началось в основном перед 1963 г., а частичное осушение их проводилось в 1970-1980-е гг. При этом на болоте Иксинское мелиорация мелкозалежных участков привела к их переосушению и выгоранию. Однако, согласно оценке дистанционными методами [16], существенные изменения на более глу-боких участках выявились лишь на расстоянии не бо-лее 1,5 км от сети мелиоративных каналов. Это связано как с высокой водоудерживающей способностью сла-боразложившихся сфагновых торфов, так и слабым стоком из дренажной сети в условиях практически не-выраженных уклонов поверхности на отрогах Большо-го Васюганского болота. По нашим наблюдениям, на этих участках произошли изменения в растительном покрове лишь на узкой полосе (5-10 м).Ши ф р торфяного разрезаРис. 2. Современные средние скорости вертикального прироста торфа, аккумуляции торфа, органического вещества и углерода в рямах олиготрофных болот юга лесной зоны Западной СибириПо особенностям отклика на климатические изме-нения, отраженным в растительном покрове, скорости торфонакопления и свойствах торфов, выделены 5 групп рямов (рис. 3).I группа - рямы с минимальным откликом на клима-тические изменения. Это типичные низкие и средние ря-мы с волнистым микрорельефом и наличием в понижени-ях, кроме доминирующего Sphagnum fuscum, S. magellanicum Brid. и S. angustifolium (Russ. ex Russ.) C. Jens. В низких рямах Pinus sylvestris L. f. Litwinowii имеет высоту (h) 1,5-2,5 (3) м, диаметр (d) 2-8 см, проек-тивное покрытие (ПП) 30-50%. Кустарничковый ярус из багульника болотного (Ledum palustre L.) и мирта болот-ного (Chamaedaphne calyculata (L.) Moench.) высотой до 50 см более обилен на повышениях, дает ПП до 50-70%. В разреженном травяном ярусе (ПП - 5-10%) произра-стают пушица влагалищная (Eriophorum vaginatum L.) и морошка (Rubus chamaemorus L.). Клюква мелкоплодная (Oxycoccus microcarpus Turcz. ex Rupr.) малообильна. Мо-ховые подушки (d до 1,5-2,5 м) обычно имеют превыше-ние над понижениями 15-25 см. В рямах гряд морошка и клюква более обильны. Средний рям отличается от низ-кого прежде всего более высокой сосной (h - 2,5-5,0 м, d - 3-12 см, ПП - 50%) и содоминированием в напочвен-ном покрове Sphagnum fuscum, S. magellanicum и S. angus-tifolium. Кустарничковый ярус немного выше, со сходным проективным покрытием, а травяной ярус в понижениях -более густой. Рямы этой группы занимают склоны вы-пуклого верховика (Б_1), уплощенные периферийные участки болот (И20_5, Т_1), высокие гряды приозерного грядово-топяно-озеркового комплекса локального плато (И17_5), а также склоны крупных бугорков бугорково-189топяного комплекса (К_2). Все эти участки примыкают к сохранению присущих им водных режимов в условиях топям или сплавинам озер, что, вероятно, способствовало глобального понижения УБВ.И20_550I)■\4% Ч^ин 1 Г ■~rvv^ щ I1000010000-1000о,20-I vj^ ^Ь40-I%|%И18а_550И9 41000оI] °t^:■\4%vj^ЙМ^ гП[П Н^-| ^ М^ ^ ~~40-[ И13_4О50100И17_550Б 1501000I "4% ^vifflI v^ 4^1*il 40 J196зг.--К ^IDБ_2I50100 01963r.40H0И2_3И19_5050100 0501001963г.^4tl -ФНИ I +"фT 1K_25040-^4% ЧЛ'Д20-40-* J50100IV)И11_4И22_4О50100 050100Ifr 4 !■'И18_5О501001 I Чл-293104 I -& I11 | * * |5 126 I ч* I13 I-"-I7 ЕШЗРис. 3. Стратиграфия верхних слоев торфяных разрезов в рямах олиготрофных болот юга лесной зоныЗападной Сибири. Растительные остатки в торфе: 1 - Sphagnum fuscum; 2 - S. angustifolium; 3 - S. magellanicum; 4 - S. balticum;5 - S. majus; 6 - S. flexuosum; 7 - гипновые мхи; 8 - шейхцерия; 9 - вахта; 10 - пушица; 11 - вересковые кустарнички;12 - древесные остатки; 13 - вода. Обозначения: I-V - номера групп рямов; 1963 г. - временной реперСлой торфа, отложившийся с 1963 г., имеет толщи-ну 27-44 см и обычно достаточно мощный (до 25 см) очес. В зависимости от места отбора он образован Sphagnum fuscum или смесью остатков мхов-содо-минантов (рис. 3, I).Диагностическим признаком группы является ха-рактерное для эндогенного развития согласованное понижение показателей R и P к поверхности, иногда нарушенное экстремумами этих показателей, совпа-дающими с деятельным горизонтом, обогащенным корнями кустарничков (рис. 4, I).Для рямов этой группы характерны высокие Vпр -6,4-11,0 мм/год и Vaк аст - 199-223 г/м2 в год, Vaк С - 86,9-99,4 г/м2 в год (см. рис. 2). Варьирование Vaк обусловлено, прежде всего, различием первичной продукции внутрифациального уровня в связи с не-однородностью древесного и травяно-кустарничкового ярусов. Так, в пределах даже одной сфагновой подушки, в зависимости от обилия ко-решков вересковых кустарничков, Vпр изменяется от 9,8 до 11,0 мм/год, а Vaк аст - от 185 до 223 г/м2 в год. В среднем ряме (Т_1) более низкая Vaк аст обу-190словлена значительным участием в напочвенном по- Polytrihum strictum Brid. и Aulacomnium palustre крове рыхлодернинных Sphagnum magellanicum, (Hedw.) Schwaegr как следствие былого пожара.0.0010 15 Ј0 25 30R, %5 10 15 Ј0 25 30 R,%h, см0-Б_110-И20_5И17~5zo-К 2~ I 130-10 15 20 25 30 R,%IV)V) М25 30 R, %Рис. 4. Изменение свойств торфа по глубине в верхних слоях торфяных разрезов I-V групп рямовII группа (см. рис. 3, II) - рямы с положительным откликом на климатические изменения. Это низкие рямы, сходные по структуре и видовому составу расти-тельности с рямами 1-й группы, но, как правило, с бо-лее высокими (до 0,4 м) моховыми подушками или кочками. Рямы этой группы занимают вершины вы-пуклых верховиков (Б_2, И7_4), приствольные высокие кочки со Sphagnum fuscum рямов верхней части склона центрального сильнозаозеренного вершинного плато (И18а_5), высокие гряды грядово-топяно-озерного комплекса крупной ложбины стока на месте тальвега древнего водотока (И9_4) и высокие гряды грядово-мочажинного комплекса ложбины стока на склоне вы-пуклого верховика (ЗМ).Диагностическим признаком группы является соче-тание относительно постоянной P при закономерном снижении R к поверхности (рис. 4, II). Постоянство P является результирующей противоположно направлен-ных процессов: увеличение продуцируемой биомассы к поверхности и возрастания ее гумификации по мере отложения торфа. Увеличение продуцируемой биомас-сы является откликом на некоторое понижение УБВ, реализуемым через изменения структуры или видового состава растительных сообществ: 1) увеличение обилиякустарничков и их корешков (Б_2, И9_4, И18а_5, ЗМГ); 2) возрастание доли участия плотнодернинного Sphagnum fuscum за счет уменьшения S. magellanicum, имеющего более рыхлую дернину и первичную про-дукцию (ЗМ); 3) увеличение плотности сфагновой дер-нины за счет образования боковых дополнительных побегов у мхов (И7_4, Б_2, И18а_5).Для рямов этой группы характерны максимальные Vaк аст - 190-267 г/м2 в год и Vaк С - 82,8-119,1 г/м2 в год при несколько меньшей толщине (26-37 см) слоя и соответственно Vпр - 6,5-9,0 мм/год. Наиболее низкие Vaк аст обусловлены меньшей плотностью дернины Sphagnum fuscum в условиях достаточно высокого об-воднения на протяжении большей части вегетационно-го периода (И9_4) или получены в связи с опробовани-ем залежи между куртинами кустарничков (И7_4).III группа (см. рис. 3, III) - рямы с двойным, про-тивоположно направленным откликом на климатиче-ские изменения. Это низкие рямы низких и средних (10-20 см) гряд различных комплексов, находящиеся в настоящее время в подтопленном состоянии. Сосна имеет h - 1,0-2,5 м, d - 1,5-8,0 см, ПП - 10-30%. Кус-тарничковый ярус из багульника и мирта обычно раз-режен, но в нем появляется подбел (Andromeda polifo-191lia L.). Более обильными становятся пушица, морошка и клюква. В травяном ярусе присутствуют Carex limosa L., Scheuhzeria palustris L., иногда Menyanthes trifoliata L. Существенную примесь в моховом покрове дают Sphagnum magellanicum, S. angustifolium, S. balticum (Russ.) Russ. ex C. Jens. Рямы этой группы встречены на упло-щенных центральных и периферийных участках: в гря-дово-озерном (И2_3), грядово-топяно-озерном (И19_5) и грядово-топяно-озерковом (И13_4) комплексах, а также на низком бугорке на приозерной сплавине (Т_5).С 1963 г. отложилось 26-35 см торфа. Верхняя часть этого слоя образована фускум-торфом, реже кустарничко-во-сфагновым, а нижняя - пушицево-сфагновым, кустар-ничково-моховым (с примесью Polytrihum strictum) или кустарничково-сфагновым. Ниже залегает фускум-или магелланикум-торф. Такой характер смен видов торфа, а также более высокие показатели P или R в нижней части слоя и постепенное понижение их к поверхности свиде-тельствуют, что сначала происходило обсыхание поверх-ности гряд, а затем их подтопление. Обсыхание началось в основном перед 1963 г., а на гряде И2_3 - позже.Это вторичные гряды, сформировавшиеся на силь-нообводненных топях или сплавинах озер. В связи с расположением на уплощенных участках болотных массивов они периодически подвергались подтопле-нию или затоплению, о чем свидетельствуют встре-чающиеся под ними прослойки воды или разжиженно-го торфа. Их нестабильность обусловлена и слабым развитием несущего каркаса для сфагновых мхов -стволов и корешков кустарничков и сосен. Поэтому они относительно быстро погребаются при активном торфонакоплении в окружающих топях. При повтор-ном обследовании сплавины озера Мурашка (б. Тем-ное), на месте сфагновых бугорков с одиночными со-сенками (h - 0,7-1,2 м), имевших в 1999 г. высоту 15-25 см, в 2008 г. нами выявлены лишь пятна из Sphagnum fuscum с примесью S. magellanicum, S. angusti-folium, S. balticum и травяно-кустарничковым ярусом из смеси рямовых и топяных видов сосудистых растений.Характер изменения показателей R и P по глубине аналогичен I-й группе, поэтому диагностическими при-знаками III группы являются изменения ботанического состава торфов, отражающие понижение, а затем по-вышение УБВ (см. рис. 4, III).Показатели Vпр равны 6,0-8,3 мм/год и сходны с аналогичными для рямов I и II групп. Более низкие показатели Vaк - 144-166 г/м2 в год и Vaк С - 64,4-73,1 г/м2 в год обусловлены значительным участием Sphagnum magellanicum в напочвенном покрове былых или современных растительных сообществ (Т2_3, И2_3) или же низкой плотностью торфа в связи с тем, что отмершие части мха в условиях достаточно высо-кого обводнения длительное время сохраняют верти-кальное положение (И13_4, Т_5).IV группа (см. рис. 3, IV) - рямы с сильным отрица-тельным откликом на климатические изменения. Это низкие рямы c плотным напочвенным покровом из Sphagnum fuscum с пятнами лишайников и печеночных мхов, т.е. с развитыми регрессивными явлениями, вы-званными значительным обсыханием. Сосна имеет h -1,0-2,0 (4,0) м, d - 3-8 (16) см, ПП - 10-40%. На кочках хорошо развит кустарничковый ярус из багульника имирта, Sphagnum fuscum образует дернины с мелкими плотно сомкнутыми головками мха (И11_4). В пониже-ниях появляется подбел, иногда обильна морошка, имеющая угнетенный мелкий габитус, на фоне мертво-покровных пятен лишайники образуют очес 1-2 см (И18_5, И_22_4). Рямы занимают хорошо дренирован-ные с выраженными уклонами поверхности периферий-ные участки (И11_4). Они также встречаются на верхних участках склонов сильнозаозеренных вершинных плато: центрального - в межкочечных понижениях (И18_5) и локального субширотного - на тонущих грядах грядово-топяно-озеркового комплекса (И22_4). Значительному обсыханию рямов способствуют не только приурочен-ность их к наиболее высоким гипсометрическим уров-ням поверхности болотной системы, но и соседство с крупными глубокими (2,5-3,0 м) вторичными озерами.С 1963 г. отложилось в понижениях всего лишь 12 см торфа, а на кочках - 22 см. Этот слой образован фускум-торфом с прослойками кустарничкового или соснового торфов.Диагностическими признаками группы являются бо-лее высокие по сравнению с предыдущими группами зна-чения P и R и возрастание их к поверхности (рис. 4, IV).Показатели Vпр - 2,4-5,4 мм/год, Vaк - 78-140 г/м2 в год и Vaк С - 32,7-63,0 г/м2 в год значительно ниже, чем в первых трех группах. Это обусловлено резким сниже-нием первичной продукции, особенно на участках с мертвопокровными пятнами и лишайниками (И18_5, И22_4), а также активным разложением торфа. Об ак-тивном разложении торфа свидетельствует его сработка на 2-4 см на одном из исследованных разрезов (И22_4). Толщина сработки торфа определена по высоте оголив-шихся оснований стволов подроста сосны ниже их утолщения, возникшего в результате исчезновения угне-тающего воздействия растущей сфагновой дернины.V группа (см. рис. 3, V) - рямы с максимальным отрицательным откликом на климатические изменения. Это низкие и средние рямы с лесной подстилкой из Pleurozium schreberi (Brid.) Mitt. Сосна имеет h - 1,5-5,0 (6,0) м, d - 3-12 (22) см, ПП - 30-60%. Густой кус-тарничковый ярус из багульника и мирта имеет ПП до 70-100%. В напочвенном покрове доминирует Pleuro-zium schreberi с примесью Dicranum polysetum Sw. и лишайниками родов Cladina и Cladonia. Встречаются мертвопокровные пятна. Зеленомошные рямы занима-ют наиболее дренированные участки болот: вершины высоких (до 0,6 м) бугров, гряд крупнозерных ком-плексов центрального плато (И7_5, И9_5), крупных ложбин стока (И17_4), бугорково-топяного комплекса (К_1), а также антропогенно осушенное болото (Кг).Слой торфа, отложившийся с 1963 г., имеет толщи-ну 6-12 см, представляет собой лесную подстилку, об-разованную очесом из гипнового мха и среднеразло-жившимся верховым сосновым торфом. Этот торф со-стоит из неразложившихся остатков мха, мелких вето-чек, корешков, хвои, листочков сосен и вересковых кустарничков и хорошо разложившегося гумуса.Диагностическими признаками группы является лесной тип почвообразования, резкие, узкие экстрему-мы A, R и P, что свидетельствует о значительном об-сыхании поверхности болот, начавшемся в начале 60-х годов (см. рис. 4, V).192Для этой группы рямов характерны минимальные Vпр -1,4-3,4 мм/год, Vaк аст торфа - 72-144 г/м2 в год и Vaк С -27,1-58,4 г/м2 в год, что обусловлено низкой продуктивно-стью напочвенного покрова лесных зеленых мхов, высокой трансформацией ранее отложенного и продуцируемого в настоящее время органического вещества.Показатели Vaк аст торфа и Vпр имеют общую тенден-цию снижения по мере усиления отклика на изменения климата. Однако полной согласованности в их изменени-ях нет. Это обусловлено тем, что Vпр зависит не только от скорости накопления первичной продукции, но и от ме-ханизмов отклика, и от времени полегания и приобрете-ния стебельками мхов горизонтального положения. По-следнее, в свою очередь, зависит от степени обводненно-сти всего участка, амплитуды сезонных и годовых коле-баний уровня болотных вод, толщины снежного покрова,морфологических особенностей дерновин у разных видов мхов. Так, в I группе низкая Vпр в периферийном среднем ряме (И20_5) обусловлена быстрым полеганием стебель-ков мха в связи с частыми колебаниями УБВ на этом от-носительно неглубоком (2,2 м) участке; в III группе высо-кие Vпр - более поздним и соответственно менее продол-жительным обсыханием (И2_3) или формированием рых-лых моховых дернин (И13_4) в условиях высокого об-воднения всего комплексного участка; в V группе - более мощным развитием очеса из лесного мха (Кг) в условиях обсыхания под влиянием двух факторов (природного и антропогенного).Имеют общую тенденцию изменения по мере усиле-ния отклика на климатические изменения и средние по-казатели торфа слоя, отложившегося с 1963 г.: IWср -тенденцию понижения, а Rср и Aср - повышения (рис. 5).Ши ф р торфяного разрезаРис. 5. Средние показатели индекса влажности, степени разложения и зольности слоя торфа, отложившегося с 1963 г. в разрезах рямов олиготрофных болот юга лесной зоны Западной СибириВ группах низких и средних рямов эндогенного раз-вития со Sphagnum fuscum и их производных выявлены значимые положительные корреляционные зависимо-сти (0,66-0,69) Vпр, Vaк и IWср и отрицательные (-0,64...-0,83) - этих показателей с Aср и Rср, что под-тверждает их сукцессионную связь.Судя по свойствам нижезалегающего слоя торфа, в основном фускум, низкой степени разложения, в пред-шествующий (до 1963 г.) период водные режимы и растительный покров исследованных биогеоценозов, а соответственно, и Vпр, Vaк торфа имели менее значимые различия. При допущении, что исходное состояние биогеоценозов производных рямов было сходно с ря-мами эндогенного развития, климатически обуслов-ленные повышения Vaк аст и С во II группе составляют 5-20%, а потери от снижения их продуктивности и увеличения трансформации ОВ торфа в III-V группах равны соответственно 20-25%, 40-55 и 35-65%.Таким образом, отклик рямов на изменения климата неоднозначен и имеет как положительный, так и отрица-тельный тренд. Тренд отклика зависит от состояния ли-митирующего фактора - исходного водного режима: зна-ка и степени отклонения от биоценотического оптимума. Сила отклика зависит от времени, необходимого для дос-тижения порога увлажнения, при котором начинается пер естройка структуры и видового состава биоценоза. Поэтому при одновременном начале воздействия измене-ний климата отклик биоценозов в разных точках болотно-го массива асинхронен и изменения их функционального состояния на конкретный момент времени различны. Ис-ходный водный режим в каждой точке зависит от ее ме-стоположения на определенных элементах мезо-, микро-и нанорельефа болотного массива. Его изменение являет-ся результирующей изменений водных режимов не толь-ко всех этих элементов, но и соседних. Это приводит к значительной пространственной вариабельности функ-ционального состояния биоценозов и, соответственно, показателей нетто-экосистемной продукции.Значительные изменения функционального состоя-ния рямов южно- и подтаежных болот Западной Сиби-ри, вызванные климатическими изменениями, имею-щими слабые тренды, свидетельствуют о чутком их отклике и высокой индикаторной значимости для ре-конструкций климата даже на внутривековом уровне.

Ключевые слова

торф, аккумуляция, рям, Западная Сибирь, климат, peat, accumulation, riam, Western Siberia, climate

Авторы

ФИООрганизацияДополнительноE-mail
Прейс Юлия ИвановнаИнститут мониторинга климатических и экологических систем СО РАН (г. Томск)кандидат биологических наук, старший научный сотрудникpreisyui@rambler.ru
Сороковенко Ольга РуслановнаИнститут мониторинга климатических и экологических систем СО РАН (г. Томск)инженер-исследовательolruso@rambler.ru
Бобров Владислав АндреевичИнститут геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН (г. Новосибирск)кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник, ведущий научный сотрудникbobr@ruiggm.nsc.ru
Всего: 3

Ссылки

Бронзов А.Я. Верховые болота Нарымского края // Тр. науч.-иссл. торф. ин-та. 1930. Вып. 3. 100 с.
Прейс Ю.И. Региональные особенности болотообразовательного процесса в лесной зоне Западной Сибири // Материалы III Всероссийской школы-конференции «Актуальные проблемы геоботаники». II часть. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2007. С. 132-136.
Вомперский С.Э. О методологии оценок современной нетто-экосистемной продукции (NEP) болота // Торфяники Западной Сибири и цикл углерода: прошлое и настоящее: Материалы Второго Междунар. полевого симп. / Под ред. С.Э. Вомперского. Томск: Из-во НТЛ, 2007. С. 11-13.
Appleby P.G. The calculation of lead - 210 dates assuming a constant rate of supply of unsupported 210Pb to the sediment // Catena. 1978. Vol. 5. P. 1-8.
Прейс Ю.И. Бобров В.А, Сороковенко О.Р. Шарапова Т.А. Современная аккумуляция торфа на болотах южной тайги Западной Сибири // Торфяники Западной Сибири и цикл углерода: прошлое и настоящее: Материалы Второго Междунар. полевого симп. / Под ред. С.Э. Вомперского. Томск: Из-во НТЛ, 2007. С. 22.
Сукачев В.Н. Экскурсия на торфяное болото // Избранные труды. Т. II: Проблемы болотоведения, палеоботаники и палеогеографии. Л.: Наука, 1973. С. 77-96.
Прейс Ю.И., Бобров В.А., Сороковенко О.Р. Возможно ли датирование современных слоев торфа по корневой шейке сосны в регионах с континентальным климатом? // Материалы российской конференции «Седьмое сибирское совещание по климато-экологическому мониторингу» / Под ред. М.В. Кабанова. Томск: Аграф-Пресс, 2007. С. 358-360.
Мульдияров Е.Я., Лапшина Е.Д. Датировка верхних слоев торфяной залежи, используемой для изучения космических аэрозолей // Метеоритные и метеорные исследования. Новосибирск: Наука, 1983. С. 75-84.
Clymo R.S. The limits to peat bog growth // Philosophical Transhections of the Royal Society of London. 1984. Series B. Vol. 303. P. 605-654.
Лисс О.Л., Абрамова Л.И., Аветов Н.А. и др. Болотные системы Западной Сибири и их природоохранное значение / Под ред. В.Б. Куваева. Тула: Гриф и Ко, 2001. 584 с.
Тюремнов С.Н., Ларгин И.Ф., Ефимова С.Ф., Скобеева Е.И. Торфяные месторождения и их разведка. М.: Недра, 1977. 264 с.
Лиштван И.И., Король Н.Т. Основные свойства торфа и методы их определения. Минск: Наука и техника, 1975. 318 с.
Лапшина Е.Д. Болота юго-востока Западной Сибири (ботаническое разнообразие, история развития и динамика накопления углерода в голоцене): Автореф. дис. ... д-ра биол. наук. Томск, 2004. 41 c.
Ефремова Т.Т., Сухоруков Ф.В., Ефремов С.П., Будашкина В.В. Аккумуляция 137Cs в болотах междуречья Оби и Томи // Почвоведение. 2002. № 1. С. 100-107.
Елина Г.А., Юрковская Т.К. Методы определения палеогидрологического режима как основа объективизации причин сукцессий растительности болот // Ботанический журнал. 1992. Т. 77, № 7. С. 120-124.
Базанов В.А., Егоров Б.А., Льготин В.А., Скугаров А.А. Современная пространственная динамика Большого Васюганского болота (на примере междуречья рек Икса-Шегарка) // Большое Васюганское болото. Современное состояние и процессы развития / Под общей ред. чл.-кор. РАН М.В. Кабанова. Томск: Изд-во Института оптики атмосферы СО РАН, 2002. C. 190-195.
 Современная аккумуляция торфа в рямах олиготрофных болот югалесной зоны Западной Сибири как отклик на изменения климата | Вестн. Том. гос. ун-та. 2010. № 333.

Современная аккумуляция торфа в рямах олиготрофных болот югалесной зоны Западной Сибири как отклик на изменения климата | Вестн. Том. гос. ун-та. 2010. № 333.

Полнотекстовая версия