N.P. Kosykh
Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, г. Новосибирск E-mail: npkosykh@mail.ru
(C. rostrata) - сфагновыми сообществами. В лесотундре и северной тайге распространены мерзлые бугры с кустарничково-лишайниково- сфагновыми сообществами. Одинаковые типы экосистем разных подзон (зон) позволяют оценить влияние изменения климата на продуктивность болотных экосистем. Мортмасса на севере в лесотундре составляет 19000 г/м², снижается до 12000 г/м², уменьшается в 3–4 раза на юге Западной Сибири в южной тайге и лесостепи.
Минимальные запасы растительного вещества отмечены для рямов лесостепи и составляют 6200 г/м². Мертвое растительное вещество, или мортмасса, составляет 70-80 % от общего запаса растительного вещества. Преобладание мортмассы над живым растительным веществом отмечается для всех болотных экосистем. Особенностью биологического круговорота в болотных экосистемах является продолжительное задерживание растительного вещества в торфе. По этой причине общая масса растительного вещества в деятельном слое в болотных фитоценозах в 6–14 раз больше массы прироста.
Экосистемы бугров (кустарничково- лишайниково-сфагновые, кустарничково- лишайниковые, кустарничково-сфагново- лишайниковые сообщества). Высота бугров варьирует от 0,5 до 1,0 м. На буграх близость мерзлоты определяет доминирование лишайников. Кустарничковый ярус составляют Ledum decumbens, Betula nana. Редкий древесный ярус чаще всего представлен кедром в северной тайге и лиственницей в лесотундре.
На буграх лишайники Cladonia stellaris, C. stygia, C. rangiferina доминируют. Из зеленых мхов часто можно встретить Pleurozium schreberi.
Запасы живой фитомассы на буграх достигают максимума на кочках (2500 г/м²), снижаясь в межкочье (1300 г/м²) в зоне лесотундры. В зоне северной тайги запасы снижаются до 1800 г/м².
Продукция изменяется от 450 в лесотундре до 580 г/м² в год (северная тайга).
Экосистемы гряд и ряма представляют собой превышения относительно среднего уровня болота высотой 0,5–1,0 м, которые покрыты сосново-кустарничково-сфагновыми или кустарничково-сфагновыми сообществами.
Древесный ярус редкий, образован сосной, высота которой не более 5 м. На грядах олиготрофных комплексов выражен ярус из зарослей кустарничков – карликовой березы (Betula nana), багульника (Ledum palustre), кассандры (Chamaedaphne calyculata), подбела (Andromeda
polifolia), брусники (Vaccinium vitis-idaea), а из травянистых растений – пушицы (Eriophorum vaginatum) и морошки (Rubus chamaemorus).
Довольно много клюквы (Oxycoccus palustris, O. microcarpus). В моховом ярусе господствует Sphagnum fuscum, занимающий возвышенные части гряд. В моховом покрове незначительная примесь Sphagnum magellanicum, S. angustifolium или S. balticum. У оснований сфагновых гряд и в понижениях между ними растет Cladonia stellaris, Cladonia stygia, C. rangiferina.
Запасы живой фитомассы на грядах и рямах достигают максимума в средней тайге (2200 г/м²), снижаясь в южной и северной тайге (1700 г/м²). Продукция изменяется от 650 в северной тайге, в средней около 750, в южной достигает максимума около 1000 г/м² в год и в лесостепи снижается до 560 г/м² в год.
В комплексе с грядами и буграми расположены мочажины и топи, которые заняты сфагновыми, осоково-сфагновыми и сфагново- пушицевыми сообществами. Олиготрофные мочажины более обводнены и являются переходными к дистрофным озеркам. Они заняты осоковыми и пушицевыми сообществами.
Доминируют Eriophorum russeolum, Carex limosa, C. magellanica. В моховом ярусе сплошной покров образуют Sphagnum balticum, S. lindbergii, которые создают буро-зеленый аспект. Наблюдаются как сильно обводненные мочажины с доминированием Sphagnum lindbergii, S. balticum, переходящие в озера, так и мочажины с преобладанием Sphagnum majus, S. angustifolium, S. fallax, часто образующие сплавины возле озер и проточные мезотрофные топи. Запасы живой фитомассы олиготрофных мочажин и топей изменяются от 700-800 г/м² в зоне лесотундры. В таежной зоне запасы живой фитомассы колеблются около 700–900 г/м².
Продукция изменяется от 300 (лесотундра) до 500 г/м² в год (южная тайга).
Мезотрофные мочажины заняты осоково- сфагновыми сообществами. Здесь встречаются Carex rostrata, C. lasiocarpa, C. pauciflora, C.
limosa, Eriophorum vaginatum, E. russeolum, E. polystachion. В моховом ярусе сплошной покров образуют Sphagnum angustifolium, S.
jensenii и S. riparium. Запасы живой фитомассы в мезотрофных мочажинах и проточных топях изменяются от 500 до 2500 г/м². В таежной зоне запасы живой фитомассы колеблются около 700–900 г/м². Продукция изменяется от 500 (лесотундра) до 2500 г/м² в год (лесостепь).
В связи с многолетними исследованиями продуктивности разных болотных экосистем во всех зонах (исключение – полигональные болота) особый интерес представляют их сравнительные характеристики. Соотношение полученных количественных характеристик биологической продуктивности, таких как отношение мортмассы к первичной продукции, отражающее скорость круговорота мортмассы, показывает, что средняя скорость круговорота мортмассы максимальна в мезотрофных и эвтрофных экосистемах болот и ускоряется с продвижением на юг. Максимально замедленный круговорот мортмассы отмечается на мерзлых буграх лесотундры, где круговорот замедляется до 45 лет. Таким образом, изучение продукционных процессов выявило более высокие величины продукции в богатых болотных системах, что приводит к ускорению круговорота мортмассы, по сравнению с олиготрофными комплексами. Запасы живой фитомассы зависят
от типа экосистемы и не зависят от зоны.
Биологическая продуктивность растительности болот определяется типами экосистем и зоной/
подзоной. Наибольшего видового разнообразия и высокой продукции достигают мезотрофные и эвтрофные экосистемы в лесостепи.
Небольшое снижение видового разнообразия и продукции происходит в мезотрофных топях и мочажинах. В экосистемах олиготрофных мочажин сокращается видовое разнообразие до минимума и происходит снижение чистой первичной продукции экосистемы. Исключение из этого правила составляют бугры в лесотундре, которые имеют достаточно высокое разнообразие в растительном покрове, но при этом имеют невысокую продукцию. Рассмотренные нами параметры биологических процессов позволяют дать количественную оценку функционирования болотных экосистем лесотундры, северной, средней, южной тайги и лесостепи.
Р
абота выполнена по государственному заданию ИПА СО РАН при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ.
1. Базилевич Н.И. Биологическая продуктивность экосистем Северной Евразии. Москва : Наука, 1993. 294 с.
2. Валуцкий В.И. Растительность лесостепных рямов в восточной Барабе // Turczaninowia. 2011. № 14 (1). С. 109–119.
3. Kosykh N.P., Koronatova N.G., Naumova N.B. [et al.] Above- and below-graund phytomass and net primaty prodaction in boreal mire ecosystems of Western Siberia // Wetlands ecology and management. 2008. V. 16. P. 139–153.
4. Peregon A.M., Maksyutov S., Kosykh N.P. [et al.] Map-based inventory of wetland biomass and net primary production in western Siberia // Journal of Geophysical Research. 2008. V. 113. Р. G01007.
Западно-Сибирская равнина является одной из наиболее заболоченной территорией Земного шара, где болота занимают не только подчиненные элементы рельефа, но и развиты на междуречных пространствах, занимая в некоторых районах до 70 % площади. Отклик болот на современные изменения климата имеет долгосрочный характер и проявляется в масштабе многих десятилетий. Организация мониторинга болотных экосистем для выявления их отклика на воздействия климатических и антропогенных факторов является актуальной научной задачей современности. Долгосрочный мониторинг помогает обнаружить текущие изменения в функционировании болотных экосистем, в частности биоразнообразия, первичной биологической продукции (NPP), эмиссии парниковых газов и гидрологических характеристик, а также определить степень влияния внешних факторов (климат, гидрология) на эти процессы.
В 2009 году c целью изучения состава, строения и функционирования болотных экосистем в центральной части Западной Сибири в зоне средней тайги, в 20 км к юго- западу от г. Ханты-Мансийск была создана полевая станция «Мухрино». Оперативное управление осуществляется сотрудниками Научно-образовательного центра «Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата» Югорского государственного университета. Основное внимание уделяется исследованию влияния климата на углеродный цикл, гидрологию и биоразнообразие. В данном
сообщении обобщены десятилетние (2009-2019) результаты исследований.
Полевая станция «Мухрино» расположена на второй левобережной террасе реки Иртыш в 15 км от места слияния с рекой Обь, в северо- восточной части олиготрофного сфагнового болота «Мухрино» комплексного строения, общая площадь которого составляет около75 км2. Территория экспериментального полигона полевой станции «Мухрино» оформлена в бессрочное и безвозмездное пользование для проведения научных исследований и составляет 1,4 км2. Она оснащена двухкилометровой системой деревянных мостков, комплексом автономного энергоснабжения (солнечные батареи, ветрогенератор) и постоянными площадками гидрометеорологического мониторинга, мониторинга поглощения и эмиссии парниковых газов (ПГ) и биоразнообразия в основных типах экосистем.
Результаты гидрометеорологических наблюдений полевой станции «Мухрино»
доступны с 2010 по 2019 год по двум метеопостам, расположенным в разных типах экосистем на репрезентативном участке грядово-мочажинного комплекса: на небольшой сосново-кустарниково- сфагновой гряде и в шейхцериево-сфагновой мочажине (Dyukarev et al., 2021). Среднегодовая температура воздуха за этот период составила –1°C, со среднегодовыми температурами июля и января 17,4 и –21,5°C соответственно.
Среднегодовое количество осадков – 470 мм, из которых 126 мм выпадает в виде снега.
Активное снеготаяние начинается в середине