В ИМКЭС СО РАН оценят вклад древостоя и сфагновых мхов в углеродный баланс Васюганских болот

Ученые из Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН завершили полевой сезон, побывав на болотном стационаре «Васюганье». Там они отобрали пробы модельных деревьев древесного яруса этой экосистемы, которые будут в течение года детально исследованы в лабораторных условиях для определения запасов углерода. Вместе с результатами анализа образцов растительного покрова, почв, воды, подстилки, корней растений и торфа, взятых год назад, эти исследования позволят сделать выводы об углеродном балансе болотных экосистем Западной Сибири и вкладе в него различных факторов.

– По предварительным оценкам вклад сфагновых мхов в ежегодное накопление углерода составляет около 50 %, а древесного яруса – порядка 30 %, поэтому недооценивать эти факторы нельзя. Хотя все процессы в болотных экосистемах происходят крайне медленно, по сравнению с другими экосистемами, все же и они испытывают влияние климатических изменений. Поэтому столь важно выявить комплекс всех факторов, влияющих на баланс углерода в болотах, – отметила директор ИМКЭС СО РАН Евгения Головацкая.

Древесный ярус на болоте

Сложность заключается в том, что деревья, произрастающие на болотах, – кривые и низкорослые, из-за чего методики, применяемые по отношению к лесным экосистемам, к ним совершенно не подходят. Трудно исследовать и состояние сфагнового покрова, который занимает большие площади на территории болот, поскольку из-за особенностей роста сфагновых мхов бывает непросто выделить живую часть этих мхов и еще сложнее оценить ежегодный прирост мха, который и показывает накопление углерода.

Закладка пробных площадей на стационаре «Плотниково»

Томичи выбрали для своих исследований 15 модельных деревьев, типичных для этой экосистемы, у которых и взяли нужные пробы. Живописные сфагновые мхи ученые исследуют с помощью специальных ершиков, напоминающих всем знакомое приспособление для мытья стеклянной тары, только очень маленькое: высота такого ершика научного назначения всего 10 сантиметров. Год назад их воткнули в специально выбранные кочки, примерно по десять в каждую.

Ершики для определения прироста сфагновых мхов

В ходе последнего полевого сезона ученые замерили высоту прироста мха: в среднем она составляет полтора сантиметра в год, а на более обводненных и рыхлых почвах – до 4 сантиметров. Были также отобраны пробы выросшего за год сфагнового покрова, чтобы на основании данных о величине вертикального прироста и массе сфагновых мхов рассчитать годовое накопление углерода сфагновыми мхами.

Определение прироста сфагновых мхов

Исследование прошлогодних проб растительного покрова и торфа позволило оценить запасы углерода в растительности (без учета древесного яруса) и в торфяных залежах болотных экосистем. Итак, в среднем в одном квадратном метре растительности содержится 3 килограмма углерода, в одном метре торфяной залежи – около 12,5 килограммов.

– Сравним болотные экосистемы с лесными. В лесах Томской области содержится около 60 тонн углерода на гектар. Что же касается болот, то на одном гектаре растительности (без деревьев) – около 30 тонн на гектар, а еще в древесном ярусе порядка 15 тонн на один гектар. Свой вклад вносят и торфяные залежи, только в метровом слое торфа содержится около 20 тонн на гектар. С учетом того, что нередко толщина торфяной залежи составляет 2-3 метра, то и запасы углерода в торфе могут достигать 70 тонн и выше на один гектар, – объясняет Евгения Александровна.

Таким образом, запасы углерода в болотных экосистемах суммарно больше, нежели в лесных экосистемах. Кроме того, естественные, ненарушенные болота являются стоком углерода из атмосферы еще и потому, что скорость процессов поглощения в них (за счет фотосинтеза, накопления торфа) превышает скорость процессов выделения углерода (эмиссия углекислого газа и метана, вынос его с болотными водами).

Совместные исследования с ИКИ РАН

В кооперации с коллегами из Института космических исследований РАН в рамках реализации гранта Минобрнауки России на проведение научных исследований совместно с организациями стран БРИКС была проведена серия полетов беспилотника над болотами, что необходимо для создания эффективных автоматизированных методов биомониторинга водно-болотных угодий. А еще болотоведы из ИМКЭС СО РАН побывали на территории стационара Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН «Плотниково», где выбрали модельные участки для оценки запасов углерода в фитомассе и торфе.

Фрагмент снимка болота, выполненный с помощью БПЛА

В ближайшее время ученых ждут лабораторные исследования всех взятых за сезон проб. Они уже строят планы на следующий экспедиционный сезон, в ходе которого будут продолжаться работы по измерениям запасов углерода и отбираться дополнительные образцы, необходимые для завершения проекта. Полученные результаты позволят комплексно оценить вклад каждого из исследуемых факторов – растительности, мхов, древесного яруса, торфяной залежи – в углеродный баланс болотной экосистемы.

Исследования проводятся в рамках важнейшего инновационного проекта государственного значения «Единая национальная система мониторинга климатически активных веществ». Над ее созданием работает консорциум «Ритм углерода», куда вошли два томских академических института – ИМКЭС СО РАН и ИОА СО РАН.

Фото предоставлены ИМКЭС СО РАН