| |
|
|
|
| |
| №6, 2023: Раздел 2. Экология |
<< Содержание номера
<< Архив
[RUS] / [ENG] Раздел 2. Экология
А.А. Чупакова, А.В. Чупаков, Н.В. Неверова, С.Д. Прасолов, С.А. Забелина. Растворенный органический и неорганический углерод в разнотипных озерах бореальной зоны
https://www.doi.org/10.24412/1728-323X-2023-6-49-55
УДК 504.455
А.А. Чупакова, н.с., ФГБУН «Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики имени Н.П. Лаверова» Уральского отделения Российской академии наук (ФГБУН ФИЦКИА УрО РАН), [email protected], г. Архангельск, Россия
А.В. Чупаков, н.с., ФГБУН «Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики имени Н.П. Лаверова» Уральского отделения Российской академии наук (ФГБУН ФИЦКИА УрО РАН), [email protected], г. Архангельск, Россия
Н.В. Неверова, н.с., ФГБУН «Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики имени Н.П. Лаверова» Уральского отделения Российской академии наук (ФГБУН ФИЦКИА УрО РАН), [email protected], г. Архангельск, Россия
С.Д. Прасолов, м.н.с., ФГБУН «Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики имени Н.П. Лаверова» Уральского отделения Российской академии наук (ФГБУН ФИЦКИА УрО РАН), [email protected], г. Архангельск, Россия
С.А. Забелина, к.б.н., с.н.с., ФГБУН «Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики имени Н.П. Лаверова» Уральского отделения Российской академии наук (ФГБУН ФИЦКИА УрО РАН), [email protected], г. Архангельск, Россия
Аннотация. В работе представлен анализ содержания растворенного органического и неорганического углерода (РОУ и РНУ), углекислого газа в разнотипных бореальных озерах, различающихся морфометрией, гидролого-гидрохимическим характеристиками, кислородным режимом, трофическим статусом. Результаты показали, что для внутриболотных и гуминовых озер характерно преобладание растворенного органического углерода над неорганическим. В прозрачных озерах преобладает РНУ над РОУ. Преобладание РНУ над РОУ, высокая прозрачность вод и сравнительно высокая минерализация свидетельствуют о преобладании подземного стока в питании озер Мудьюгское и Светлое и очень незначительном потоке автохтонного органического вещества в озерную экосистему. Озеро Темное демонстрирует преобладание автохтонного органического вещества. Для гуминовых озер Опогра и Сорожье, с одной стороны преобладание и самые высокие концентрации РОУ говорят о доминировании поверхностного богатого органическим веществом (болотного) стока в эти озера. С другой стороны, наблюдается заметное увеличение концентраций РНУ в придонных горизонтах, что может говорить о влиянии подземных вод либо о высоких скоростях деструкции органического вещества. Исследования показали, что для рассмотренных водоемов бореальной зоны определяющим фактором, влияющим на концентрацию углекислоты в водной толще, являются геохимические особенности водосбора и концентрация РНУ, а не общая концентрация РОУ.
Abstract. The analysis of the dissolved organic and inorganic carbon (DOC and DIC), carbon dioxide concentrations in different boreal lakes types, differing in morphometry, hydrological and hydrochemical characteristics, oxygen regime, and trophic status is presented. The predominance of dissolved organic carbon over inorganic carbon is shown to be typical for intramarsh and humic lakes. In transparent lakes, DIC predominates over DOC. The predominance of DIC over DOC, high water transparency and relatively high mineralization indicate the predominance of underground runoff in the feeding of lakes Mudyugskoye and Svetloe and an insignificant flow of autochthonous organic matter into the lake ecosystem. Lake Temnoye demonstrates the predominance of autochthonous organic matter. For the humic lakes Opogra and Sorozhye, on the one hand, the predominance and highest concentrations of DOC indicate the dominance of surface runoff rich in organic matter (marsh) into these lakes. On the other hand, there is a noticeable increase in DIC concentrations in the near-bottom horizons, which may indicate the influence of groundwater or high rates of destruction of organic matter. Studies have shown that for the considered water bodies of the boreal zone, the determining factors influencing the concentration of carbon dioxide in the water column are the geochemical features of the catchment and the concentration of DIC, and not the total concentration of DOC.
Ключевые слова: Архангельская область, озера, растворенный органический углерод, растворенный неорганический углерод, щелочность
Keywords: Arkhangelsk Oblast, lakes, dissolved organic carbon, dissolved inorganic carbon, alkalinity.
Исследования проведены при финансовой поддержке РНФ, проект № 22-27-00828 «Оценка эмиссии углерода (СН4+СО2) с поверхности внутренних водоемов Европейского Севера России», http://rscf.ru/project/22-27-00828/.
Библиографический список
1. Battin T. J., Luyssaert S., Kaplan L. A., Aufdenkampe A. K., Richter A., Tranvik L. J. The boundless carbon cycle // Nature Geoscience, 2009. – V. 2. – P. 598–600. doi: 10.1038/ngeo618
2. Tranvik L. J., Downing J. A., Cotner J. B., Loiselle S. A., Striegl R. G., Ballatore T. J., Dillon P., Finlay K., Fortino K., Knoll L.B., Kortelainen P. L., Kutser T., Larsen S., Laurion I., Leech D. M., McCallister S. L., McKnight D. M., Melack J. M., Overholt E., Porter J. A., Prairie Y., Renwick W. H., Roland F., Sherman B. S., Schindler D.W., Sobek S., Tremblay A., Vanni M. J., Verschoor A. M., von Wachenfeldt E., Weyhenmeyer G. A. Lakes and reservoirs as regulators of carbon cycling and climate // Limnology and Oceanography., 2009. – V. 54. – Is. 6. – Part 2. – P. 2298–2314. doi: 10.4319/lo.2009.54.6_part_2.2298
3. Denfeld B., Lupon A., Sponseller R., Laudon H., Karlsson J..Heterogeneous CO2 and CH4 patterns across space and time in a small boreal lake // Inland Waters, 2020. – V. 10. – P. 348-359. doi: 10.1080/20442041.2020.1787765
4. Erkkilä K.-M., Ojala A., Bastviken D., Biermann T., Heiskanen J. J., Lindroth A., Peltola O., Rantakari M., Vesala T., Mammarella I. Methane and carbon dioxide fluxes over a lake: comparison between eddy covariance, floating chambers and boundary layer method // Biogeosciences, 2018. – V. 15. – № 2. – P. 429-445. doi: 10.5194/bg-15-429-2018
5. Прасолов С.Д., Забелина С.А. Пространственная изменчивость потоков метана с поверхности контрастных бореальных озер // Арктические исследования: от экстенсивного освоения к комплексному развитию: материалы III Международной молодежной научно-практической конференции (г. Архангельск, 26-28 апреля 2022 г.). Издательство: Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова, 2022. – С. 361-364.
6. Shirokova L.S., Chupakova A.A., Chupakov A.V., Pokrovsky O.S. Transformation of dissolved organic matter and related trace elements in the mouth zone of the largest European arctic river: experimental modeling // Inland Waters, 2017. – Т. 7. – № 3. – P. 272-282. doi: 10.1080/20442041.2017.1329907
7. Chupakova A.A., Chupakov A.V., Neverova N.V., Shirokova L.S., Pokrovsky O.S. Photodegradation of river dissolved organic matter and trace metals in the largest European arctic estuary // The Science of the Total Environment, 2018. – Т. 622-623. – P. 1343-1352. doi: 10.1016/j.scitotenv.2017.12.030
8. Shirokova L.S., Chupakov A.V., Zabelina S.A., Neverova N.V., Payandi-Rolland D., Causseraund C., Karlsson J., Pokrovsky O. S. Humic surface waters of frozen peat bogs (permafrost zone) are highly resistant to bio- and photodegradation // Biogeosciences, 2019. – V. 16. – P. 2511-2526. doi: 10.5194/bg-16-2511-2019.
9. Paerl H.W., Otten T.G. Blooms bite the hand that feeds them // Science, 2013. – V. 342. – Is. 6157. – P. 433–434. doi: 10.1126/science.1245276
10. Kosten S., Huszar V.L.M., Bacares E., Costa L.S., Donk E., Hansson L.-A., Jeppesen E., Kruk C., Lacerot G., Mazzeo N., Meester L., Moss B., Lyrling M., Nхges T., Romo S., Scheffer M. Warmer climates boost cyanobacterial dominance in shallow lakes // Global Change Biology, 2012. – V. 18. – Is.1. – P. 118–126. doi: 10.1111/j.1365-2486.2011.02488.x
11. Rosemond A.D., Benstead J.P., Bumpers P.M., Gulis V., Kominoski J.S., Manning D.W.P., Suberkropp K., Bruce W.J. Experimental nutrient additions accelerate terrestrial carbon loss from stream ecosystems // Science, 2015. – V. 347. – P. 1142–1145. doi: 10.1126/science.aaa1958
12. Zhou Y., Davidson T.A., Yao X., Zhang Y., Jeppesen E., Garcia de Souza J., Wu H., Shi K., Qin B. How autochthonous dissolved organic matter responds to eutrophication and climate warming: Evidence from a cross-continental data analysis and experiments // Earth-Science Reviews, 2018. – V. 185. – P. 928–937. doi: 10.1016/j.earscirev.2018.08.013
13. Забелина С.А., Покровский О.С., Климов С.И., Чупаков А.В., Кокрятская Н.М., Воробьева Т.Я. Первые результаты о содержании метана в системе стратифицированных озер реки Светлая (водосборный бассейн Белого моря) // Геология морей и океанов: Матер. XХ международной научной конференции (Школы) по морской геологии. Т. III. – ГЕОС, 2013. – С. 156-160.
14. Чупакова А.А., Прасолов С.Д., Морева О.Ю., Прилуцкая Н.С. Биогенные элементы в разнотипных озерах бореальной зоны // Успехи современного естествознания, 2023. – № 10. – С. 101-106. doi: 10.17513/use.38120
15. ГОСТ 31957-2012 Вода. Методы определения щелочности и массовой концентрации карбонатов и гидрокарбонатов. – Москва, Стандартинформ, 2013. – 10 с.
16. Лозовик П.А., Шкиперова О.Ф., Зобков М.Б., Платонов А.В. Геохимические особенности поверхностных вод Карелии и их классификация по гидрохимическим показателям // Труды Карельского научного центра РАН, 2006. – С. 130–143.
17. Лозовик П. А. Гидрогеохимические критерии состояния поверхностных вод гумиднои зоны и их устойчивости к антропогенному воздействию. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора химических наук, Москва, 2006. – 60 с.
Dissolved organic and dissolved inorganic carbon in different types of lakes in the boreal zone
A.A. Chupakova, Researcher, N. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences (FCIARctic), [email protected], Arkhangelsk, Russia
A.V. Chupakov, Researcher, N. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences (FCIARctic) [email protected], Arkhangelsk, Russia
S.D. Prasolov, Researcher, N. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences (FCIARctic) [email protected], Arkhangelsk, Russia
N.V. Neverova, Researcher, N. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences (FCIARctic) [email protected], Arkhangelsk, Russia
S.A. Zabelina, Ph. D. (Biology), N. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences (FCIARctic), [email protected]., Arkhangelsk, Russia
References
1. Battin T. J., Luyssaert S., Kaplan L. A., Aufdenkampe A. K., Richter A., Tranvik L. J. The boundless carbon cycle. Nature Geoscience. 2009. Vol. 2. P. 598–600. doi: 10.1038/ngeo618
2. Tranvik L. J., Downing J. A., Cotner J. B., Loiselle S. A., Striegl R. G., Ballatore T. J., Dillon P., Finlay K., Fortino K., Knoll L.B., Kortelainen P. L., Kutser T., Larsen S., Laurion I., Leech D. M., McCallister S. L., McKnight D. M., Melack J. M., Overholt E., Porter J. A., Prairie Y., Renwick W. H., Roland F., Sherman B. S., Schindler D.W., Sobek S., Tremblay A., Vanni M. J., Verschoor A. M., von Wachenfeldt E., Weyhenmeyer G. A. Lakes and reservoirs as regulators of carbon cycling and climate. Limnology and Oceanography. 2009. Vol. 54. Issue 6. Part 2. P. 2298–2314. doi: 10.4319/lo.2009.54.6_part_2.2298
3. Denfeld B., Lupon A., Sponseller R., Laudon H., Karlsson J. Heterogeneous CO2 and CH4 patterns across space and time in a small boreal lake. Inland Waters. 2020. Vol. 10. P. 348-359. doi: 10.1080/20442041.2020.1787765
4. Erkkilä K.-M., Ojala A., Bastviken D., Biermann T., Heiskanen J. J., Lindroth A., Peltola O., Rantakari M., Vesala T., Mammarella I. Methane and carbon dioxide fluxes over a lake: comparison between eddy covariance, floating chambers and boundary layer method. Biogeosciences. 2018. Vol. 15. No. 2. P. 429-445. doi: 10.5194/bg-15-429-2018
5. Prasolov S.D., Zabelina S.А. Prostranstvennaya izmenchivost potokov metana s poverhnosti kontrastnyh borealnyh ozer [Spatial variability of methane fluxes from the surface of contrasting boreal lakes]. Arkticheskie issledovaniya: ot ekstensivnogo osvoeniya k kompleksnomu razvitiyu: materialy III Mezhdunarodnoj molodezhnoj nauchno-prakticheskoj konferencii (g. Arhangel'sk, 26-28 aprelya 2022 g.). Izdatelstvo: Severnyj (Arkticheskij) federalnyj universitet imeni M.V. Lomonosova. 2022. P. 361-364 [in Russian].
6. Shirokova L.S., Chupakova A.A., Chupakov A.V., Pokrovsky O.S. Transformation of dissolved organic matter and related trace elements in the mouth zone of the largest European Arctic river: experimental modeling. Inland Waters. 2017. Vol. 7. No. 3. P. 272-282. doi: 10.1080/20442041.2017.1329907
7. Chupakova A.A., Chupakov A.V., Neverova N.V., Shirokova L.S., Pokrovsky O.S. Photodegradation of river dissolved organic matter and trace metals in the largest European Arctic estuary. The Science of the Total Environment. 2018. Vol. 622-623. P. 1343-1352. doi: 10.1016/j.scitotenv.2017.12.030
8. Shirokova L.S., Chupakov A.V., Zabelina S.A., Neverova N.V., Payandi-Rolland D., Causseraund C., Karlsson J., Pokrovsky O. S. Humic surface waters of frozen peat bogs (the permafrost zone) are highly resistant to bio- and photodegradation. Biogeosciences. 2019. Vol. 16. P. 2511-2526. doi: 10.5194/bg-16-2511-2019.
9. Paerl H.W., Otten T.G. Blooms bite the hand that feeds them. Science. 2013. Vol. 342. Issue 6157. P. 433–434. doi: 10.1126/science.1245276
10. Kosten S., Huszar V.L.M., Bacares E., Costa L.S., Donk E., Hansson L.-A., Jeppesen E., Kruk C., Lacerot G., Mazzeo N., Meester L., Moss B., Lyrling M., Nхges T., Romo S., Scheffer M. Warmer climates boost cyanobacterial dominance in shallow lakes. Global Change Biology. 2012. Vol. 18. Issue 1. P. 118–126. doi: 10.1111/j.1365-2486.2011.02488.x
11. Rosemond A.D., Benstead J.P., Bumpers P.M., Gulis V., Kominoski J.S., Manning D.W.P., Suberkropp K., Bruce W.J. Experimental nutrient additions accelerate terrestrial carbon loss from stream ecosystems. Science. 2015. Vol. 347. P. 1142–1145. doi: 10.1126/science.aaa1958
12. Zhou Y., Davidson T.A., Yao X., Zhang Y., Jeppesen E., Garcia de Souza J., Wu H., Shi K., Qin B. How autochthonous dissolved organic matter responds to eutrophication and climate warming: Evidence from a cross-continental data analysis and experiments. Earth-Science Reviews. 2018. Vol. 185. P. 928–937. doi: 10.1016/j.earscirev.2018.08.013
13. Zabelina S.A., Pokrovsky O.S., Klimov S.I., Chupakov A.V., Kokryatskaya N.M., Vorobyova T.Ya. Pervye rezultaty o soderzhanii metana v sisteme stratificirovannyh ozer reki Svetlaya (vodosbornyj bassejn Belogo morya) [First results on methane content in the system of stratified lakes of the Svetlaya River (the White Sea drainage basin)]. Geologiya morej i okeanov: Mater. XX mezhdunarodnoj nauchnoj konferencii (Shkoly) po morskoj geologii. Vol. III. GEOS. 2013. P. 156-160. [in Russian].
14. Chupakova A.A., Prasolov S.D., Moreva O.YU., Prilutskaya N.S. Biogennye elementy v raznotipnyh ozerah borealnoj zony [Nutrient elements in different types of lakes of the boreal zone]. Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya. 2023. No. 10. P. 101-106 doi: 10.17513/use.38120
15. GOST 31957-2012 Voda. Metody opredeleniya shchelochnosti i massovoj koncentracii karbonatov i gidrokarbonatov [GOST 31957-2012 Water. Methods for determining alkalinity and mass concentration of carbonates and bicarbonates]. Moscow, Standartinform. 2013. 10 p. [in Russian].
16. Lozovik P.A., Shkiperova O.F., Zobkov M.B., Platonov A.V. Geohimicheskie osobennosti poverhnostnyh vod Karelii i ih klassifikaciya po gidrohimicheskim pokazatelyam [Geochemical features of surface waters of Karelia and their classification according to hydrochemical parameters]. Trudy Karelskogo nauchnogo centra RAN. 2006. P. 130–143 [in Russian].
17. Lozovik P.A. Gidrogeohimicheskie kriterii sostoyaniya poverhnostnyh vod gumidnoi zony i ih ustojchivosti k antropogennomu vozdejstviyu. Avtoreferat dissertacii na soiskanie uchenoj stepeni doktora himicheskih nauk [Hydrogeochemical criteria for the state of surface waters in the humid zone and their resistance to anthropogenic impact. Abstract of the dissertation for the degree of Doctor of Chemical Sciences]. Moscow. 2006. 60 p. [in Russian].
Прикреплённые файлы:
<< Содержание номера
<< Архив
Дата последнего обновления: 18:58:40/24.02.24
|
|
 |
| |
|
| |
|
|
|
| |
|
|
|
| |
 |
ИАА "Информ-Экология" |
|
 |
| |
|
| |
|
|
| | |
| |
|
|
|
| |
|
Министерство природных ресурсов Российской Федерации |
|
|
| |
|
| |
|
|
| | |
| |
|
|
|
| |
|
Счётчик |
|
|
| |
|
| |
|
|
| | |
|
