Диссертация: УГЛЕКИСЛОТНЫЙ ГАЗООБМЕН ТИПИЧНЫХ ТУНДРОВЫХ ЭКОСИСТЕМ СЕВЕРО-ВОСТОКА РОССИИ

Проведенное в данной работе комплексное исследование влияния климатических изменений на состояние многолетней мерзлоты, растительный покров и потоки углекислого газа типичной тундровой экосистемы показало:

1. Объемное содержание льда (75–80 %) в многолетнемерзлых породах участка на станции «Чокурдах» для тундровых экосистем Северо-Востока России сопоставимо с таковыми прибрежных равнин и участков дренированных озер, бассейна моря Бофорта на побережье Аляски.
2. В верхнем 1-метровом слое почвы значения δ18О варьировались с амплитудой 5 ‰, от -20 ‰ до -25 ‰; значения показателей избытка дейтерия 10 ‰, что характерно для соотношения стабильных изотопов погребенного льда в засушливых районах.
3. Переход от возвышенных бугров к переувлажненным низинам,
   наблюдавшийся на экспериментальных участках, иллюстрирует уязвимость тундровых экосистем к незначительным изменениям в высоте растительного покрова. Сильные взаимосвязи между многолетней мерзлотой, составом растительного покрова, микрорельефом, снежным и гидрологическим режимом, показанные в данном исследовании, являются характерными особенностями равнинных тундровых ландшафтов.
4. Средняя скорость проседания грунтов составила 4,6 см (учитывая увеличение сезонно-талого слоя) в год. Деградация мерзлоты произошла, несмотря на среднегодовую температуру воздуха -13,4 °С.
5. Увеличение уровня грунтовых вод привело к общей эмиссии метана со скоростью 1 г CH4м-2г-1 с исследованных прудов.
6. Максимальные величины ассимиляции СО2 растительностью северо-восточной тундры находились в пределах 10–13 мкмоль м-2с-1 для всех исследованных видов. Значение Адень составило 214–370 мМ м-2с-1, что соответствует нашим данным за предыдущие годы (2003–2005 гг.), полученным на данной экосистеме. Пик поглощения углекислого газа тундровой экосистемой приходится на вторую декаду июля с суточными максимумами до 5 мкмоль м-2с-1 в теплые годы (200-й день 2010 г.) и до 8 мкмоль м-2с-1 в умеренно теплые годы (200-й день 2015 г.).
7. Общая первичная продуктивность (GPP) тундровых экосистем
   составляла 232 гСм-2год-1, дыхание почв (Reco) – 141 гСм-2год-1. Чистый углекислотный газообмен (NEE) был равным -92 гСм-2год-1, а эмиссия метана достигала 28 гСм-2год-1. Таким образом, баланс парниковых газов в данной экосистеме был отрицательным, и тундра выступает в роли стока углерода с годовой поглотительной способностью -64 гС-СО2м-2год-1. Полученные результаты могут быть использованы в качестве исходных данных для обоснования и разработки практических рекомендаций по сохранению тундровых ландшафтов, методического подхода к оценке секвестрации углерода
   в экосистемах Якутии в условиях меняющегося климата, количественной оценки вклада тундровых экосистем в общий баланс углерода России, обучения нейронных сетей искусственного интеллекта для моделирования и прогнозирования взаимосвязи направления и скорости потока углерода 28 с процессами, происходящими в системе «многолетняя мерзлота – микрорельеф – растительный покров – микроклимат, включая влияние внешних факторов (пожары, антропогенная нагрузка, гибель растений от вредителей и болезней)». Дальнейшие исследования дополнительно включат изучение вклада тундровых пожаров на потоки парниковых газов. Будут проведены мониторинговые исследования сукцессионных процессов пирогенных ландшафтов на полигональных и равнины тундровых биогеоценозах, продолжены мониторинговые наблюдения и изучение естественных ответных реакций тундровых экосистем при воздействии на них, эксперименты с различным режимом осадков: с избыточными осадками (дополнительный полив), естественными (контроль) и отсутствием осадков.