Genesis features of the Nikolaevka ryam in the forest-steppe of Western Siberia | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya - Tomsk State University Journal of Biology. 2017. № 40. DOI: 10.17223/19988591/40/12

Genesis features of the Nikolaevka ryam in the forest-steppe of Western Siberia

Native ecosystems of the forest-steppe zone are most sensitive to climate change, which determines their prospects as a scientific object of both paleoclimatic and paleoecological reconstructions. The forest-steppe raised bogs (ryams) are unique objects; their peat deposit contains information about the genesis and evolution of bogs, as well as environmental conditions throughout their lifetime. A lack of knowledge about forest-steppe bogs' life in the past and the present determines the necessity of the study for a possible forecasting of their evolution under the conditions of native and anthropogenic factors. The aim of this work was to study the peculiarities of the peat deposit formation of the Nikolaevka ryam which is a representative of raised bogs of the forest-steppe of Western Siberia. This research was carried out in the bog area in the Baraba forest-steppe near Nikolaevka-2 village (Ubinskiy district, Novosibirsk oblast). The main studies were conducted in August-September, 2008 and 2010. The object of the study was a pine-dwarf shrub-Sphagnum bog bog known as Nikolaevka ryam (N 55°09', E 79°02'), whose area is approximately 200 hectares. We studied the botanical composition, the degree of peat decomposition, the physicochemical properties (ash content, acidity), the age of the peats, as well as the content of microelements (B, Ga, Ce, Y) in the peat deposit. On the basis of quantitative assessment of microelement content, we calculated geochemical indicators of sedimentation - B/Ga and Ce/Y. The boron content and the B/Ga ratio are an indicator of the climate temperature change, while the Ce/Y ratio characterizes the moisture condition. We estimated the age of the peat deposit of the bog based on both the thickness of the bog peat and the average peat accumulation rate established earlier for other forest-steppe ryams. According to the obtained results, the Nikolaevka ryam is characterized by a large capacity of peat deposit (about 4 m), although it is younger in age (no more than 2.6 thousand years) as compared with similar bogs of the forest-steppe of the Baraba lowland. As for peat deposits of forest-steppe ryams, a thick layer of the oligotrophic peat, a thin layer of the eutrophic peat and a very small interlayer of the mesotrophic peat one are typical. The peat contribution to the formation of the Nikolayevka ryam deposit is determined as 3:1:18 for "eutrophic-mesotrophic-oligotrophic" peats (See Fig. 2). The genesis of the bog and other forest-steppe ryams differs by the eutrophic stage of peat accumulation, which is characterized by the bedding wood-grassy, cotton grass Sphagnum, grass-Sphagnum and Sphagnum (S. squarrosum) peats. It may indicate the predominance of birch-grassy and cotton grass-Sphagnum communities in the early stages of evolution of the studied bog. The dynamics of the change in geochemical indicators, which is connected with the sedimentation conditions during the all-time peat deposit formation, is in good agreement with the known changes in climate conditions on the territory of the modern forest-steppe of Western Siberia in the Holocene. It was revealed that the formation of the Nikolaevka raym occurred in a colder and wetter climate period. As noted, the climate changed from warmer and drier (about 2.0 thousand years ago) to colder and wetter (1.4-1.2 thousand years ago), and again, in the period of a small climate optimum, to a warm and dry climate (1.00.8 thousand years ago). Warming and aridization of climate conditions in the area of the bog occurs from 500 years to the present time. The obtained results highlight the uniformity of the formation and evolution of raised bogs of the forest-steppe of Western Siberia. The weak variability of the botanical composition throughout the depth of the column, despite the significant changes in climate conditions and other external impacts, indicates a significant stability of the ecosystem at the oligotrophic stage of evolution. Thus, forest-steppe ryams of Western Siberia are unique chronicles of the events in the past, bearing in themselves valuable information on the variability of climate changes and other external conditions in the Holocene. The article contains 3 Figures, 1 Table and 41 References.

Download file
Counter downloads: 266

Keywords

верховое болото, болотообразование, торфяная залежь, ботанический состав торфа, геохимические индикаторы, ryam, bog formation, peat deposit, botanical composition of peat, geochemical indicators

Authors

NameOrganizationE-mail
Stepanova Vera A.Institute of Soil Science and Agrochemistry, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciencesverastep1985@rambler.ru
Volkova Irina I.Tomsk State Universityvolkovhome@yandex.ru
Всего: 2

References

Матухин Р.Г., Матухина В.Г., Васильев И.П. и др. Классификация торфов и торфяных залежей Западной Сибири / под ред. Н.Н. Уланова. Новосибирск : Изд-во НИЦ ОИГМ СО РАН, 2000. 90 с.
Классификация и диагностика почв СССР / под ред. В.В. Егорова, Е.Н. Ивановой, В.М. Фридланда. М. : Колос, 1977. 225 с.
Классификация и диагностика почв России / под ред. Л.Л. Шишова, В.Д. Тонконогова, И.И. Лебедевой, М.И. Герасимовой. Смоленск : Ойкумена, 2004. 342 с.
Архипов С.А., Волкова В.С. Геологическая история, ландшафты и климаты плейстоцена Западной Сибири. Новосибирск : Изд-во НИЦ ОИГГМ СО РАН, 1994. 106 с.
Syso A.I., Peregon A.M. The features of peat-accumulation process at the southern slope of the Great Vasyugan Bog // Contemporary Problems of Ecology. 2009. Vol. 2, № 2. PR 124127.
Cbito А.И. Закономерности распределения химических элементов в почвообразующих породах и почвах Западной Сибири. Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2007. 277 с.
Krachler M., Mohl C., Emons H., Shotyk W. Analytical procedures for the determination of selected trace elements in peat and plant samples by inductively coupled plasma mass spectrometry // Spectrochimica Acta. Part B: Atomic Spectroscopy. 2002. Vol. 57. PP. 1277-1289.
Большой практикум: физикохимия, биология и комплексная переработка торфа : учеб. пособие / под ред. Л.И. Инишевой. Томск : Изд-во Томск. гос. пед. ун-та, 2007. 120 с.
ГОСТ 11306-2013. Торф и продукты его переработки. Методы определения зольности. Введ. 2015-01-01. М. : Стандартинформ, 2014. 5 с.
ГОСТ 28245-89. Торф. Методы определения ботанического состава и степени разложения. М. : Изд-во стандартов, 1989. 6 с.
Косых Н.П. Влияние пожаров на биоразнообразие и продуктивность болот лесостепи // Природно-техногенные комплексы: рекультивация и устойчивое функционирование / под ред. В.А. Андроханова. Новосибирск, 2013. С. 301-303.
Косых Н.П. Растительность болот лесостепной зоны Западной Сибири // Экосистемы Центральной Азии: исследования, сохранение, рациональное использование : материалы / под ред. С.С. Курбатской. Кызыл, 2012. С. 291-293.
Лисс О.Л., Березина Н.А. Болота Западно-Сибирской равнины. М. : Изд-во МГУ, 1981. 208 с.
Косых Н.П. Биологическая продуктивность болот лесостепной зоны // Вестник Томского государственного педагогического университета. 2009. № 3 (81). С. 87-90.
Романова Е.А. Типы болотных массивов и закономерное распределение их на территории Западной Сибири // Типы болот СССР и принципы их классификации / под ред. Т.Г. Абрамовой, М.С. Боч, Е.А. Галкиной. Л. : Наука, 1974. С. 167-174.
Лапшина Е.Д., Пологова Н.Н., Мульдияров Е.Я. Болота водораздельных равнин юга лесной зоны Западной Сибири // Krylovia. Сибирский ботанический журнал. 2000. Т. 1, № 2. С. 38-43.
Прейс Ю.И., Бобров В.А., Сороковенко О.Р. Особенности современной аккумуляции минерального вещества на олиготрофных болотах юга лесной зоны Западной Сибири // Вестник Томского государственного университета. 2010. № 336. С. 204210.
Бляхарчук Т.А. История растительности юго-востока Западной Сибири в голоцене по данным ботанического и спорово-пыльцевого анализа торфа // Сибирский экологический журнал. 2000. № 5. С. 659 -668.
Пологова Н.Н., Дюкарев А.Г. Островные рямы на юге таежной зоны Западной Сибири // Торфяники Западной Сибири и цикл углерода: прошлое и настоящее : материалы международного полевого симпозиума / под ред. А.А. Титляновой, М.И. Дергачевой. Томск : Изд-во Том. ун-та, 2014. С. 96-98.
Кац Н.Я., Кац С.В. Об эволюции ландшафта южной части Западной Сибири по данным изучения торфяников // Труды конференции по спорово-пыльцевому анализу. М. : Изд-во МГУ, 1950. С. 63-79.
Хотинский Н.А. О положении границы между лесом и степью в Западной Сибири в эпохи среднего и позднего голоцена // Лесоведение. 1970. № 6. С. 40-47.
Наумов А.В., Косых Н.П., Паршина Е.К., Артымук С.Ю. Верховые болота лесостепной зоны, их состояние и мониторинг // Сибирский экологический журнал. 2009. Т. 16, № 2. С. 251-259.
Мугако А.Л. Особо охраняемые природные территории Новосибирской области. Памятники природы: рямы. Новосибирск : Наука, 2006. 12 с.
Лисс О.Л., Абрамова Л.И., Аветов Н.А., Березина Н.А., Инишева Л.И., Курнишкова Т.В., Слука З.А., Толпышева Т.Ю., Шведчикова Н.К. Болотные системы Западной Сибири и их природоохранное значение. Тула : Гриф и К°, 2001. 584 с.
Zhilich S., Rudaya N., Krivonogov S., Nazarova L., Pozdnyakov D. Environmental dynamics of the Baraba forest-steppe (Siberia) over the last 8000 years and their impact on the types of economic life of the population // Quaternary Science Reviews. 2017. Vol. 163. PP. 152-161.
Khazin L.B., Khazina I.V., Krivonogov S.K., Kuzmin Ya.V., Prokopenko A.A., Yi S., Burr G.S. Holocene climate changes in southern West Siberia based on ostracod analysis // Russian Geology and Geophysics. 2016. Vol. 57, № 4. PP. 574-585.
Жилич С.В., Рудая Н.А., Кривоногов С.К. Изменение растительности и климата в районе озера Малые Чаны в позднем голоцене // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. 2016. Т. 7, № 1 (13). С. 68-75.
Rudaya N., Nazarova L., Nourgaliev D., Palagushkina O., Papin D., Frolova L. Mid-late Holocene environmental history of Kulunda, southern West Siberia: vegetation, climate and humans // Quaternary Science Reviews. 2012. Vol. 48. PP. 32-42.
Krivonogov S.K., Yamamuro M., Takahara H., Kazansky A.Y., Klimin M.A., Bobrov V.A., Safonova I.Y., Phedorin M.A., Bortnikova S.B. An abrupt ecosystem change in Lake Beloye, southern Western Siberia: Palaeoclimate versus local environment // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2012. Vol. 331-332. PP. 194-206.
Krivonogov S.K., Takahara H., Yamamuro M., Preis Yu.I., Khazina I.V., Khazin L.B., Kuzmin Ya.V., Safonova I.Yu., Ignatova N.V. Regional to local environmental changes in southern Western Siberia: evidence from biotic records of mid to late Holocene sediments of Lake Beloye // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2012. Vol. 331332. PP. 177-193.
Zakh V.A., Ryabogina N.E., Chlachula J. Climate and environmental dynamics of the mid-to-late Holocene settlement in the Tobol-Ishim forest-steppe region, West Siberia // Quaternary International. 2010. Vol. 220, № 1-2. РР. 95-101.
Безель В.С., Жуйкова Т.В., Гордеева В.А. Геохимия травянистых биогеоценозов: биогенные циклы химических элементов при загрязнении природной среды тяжелыми металлами // Геохимия. 2015. № 3. С. 252-263.
Бузмаков С.А. Биоиндикация техногенной трансформации экосистем на территории нефтяных месторождений по состоянию микробного комплекса // Географический вестник. Экология и природопользование. 2014. № 2. С. 64-78.
Неронов В.В., Королева Е.Г. Биогеографическая уникальность и антропогенная трансформация экосистем верхового болота Целау (Калининградская область) // Известия Российской академии наук. Сер. географическая. 2013. № 3. С. 55-62.
Прейс Ю.И. Детальная реконструкция функционального состояния болота как отклик на изменения континентального климата голоцена (средняя тайга Западной Сибири) // Известия Томского политехнического университета. 2015. Т. 326, № 2. С. 90-102.
Хотинский Н.А. Голоцен Северной Евразии. М. : Наука, 1977. 199 с.
Орлова Л.А., Волкова В.С. Голоцен Барабы: стратиграфия и радиоуглеродная хронология. Новосибирск : Наука, 1990. 125 с.
Соколов И.А., Торгульян В.О. Взаимодействие почвы и среды: почва-память и почвамомент // Изучение и освоение природной среды. М. : Наука, 1976. С. 150-164.
Роде А.А. Почвообразовательный процесс и эволюция почв. М. : ОГИЗ, 1947. 140 с.
Денисенков В.П., Ивченко Т.Г., Кузьмина Е.Ю. Болота северной лесостепи ЗападноСибирской низменности в пределах Челябинской области // Вестник Санкт-Петербургского государственного университета. Сер. 7. Геология, география. 2013. № 4. С. 131-141.
Бахнов В.К. Биогеохимические аспекты болотообразовательного процесса. Новосибирск : Наука, 1986. 193 с.
 Genesis features of the Nikolaevka ryam in the forest-steppe of Western Siberia | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya - Tomsk State University Journal of Biology. 2017. №  40. DOI:  10.17223/19988591/40/12

Genesis features of the Nikolaevka ryam in the forest-steppe of Western Siberia | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya - Tomsk State University Journal of Biology. 2017. № 40. DOI: 10.17223/19988591/40/12

Download full-text version
Counter downloads: 2240
Download file