Генеральный директор КарНЦ РАН, руководитель проекта Ольга Бахмет представила результаты исследования запасов углерода в болотных экосистемах и агроландшафтах республики. Исследования проводились как в естественных болотных экосистемах, так и на осушенных участках, поскольку мелиорация в Карелии затронула значительные площади: по разным оценкам от 700 до 800 тысяч гектар. На территории лесоболотного стационара «Киндасово» в южной Карелии было заложено 18 пробных площадей. Ученые оценивали запас углерода в торфах, почвах, надземной и подземной фитомассе.
— Основным резервуаром углерода в болотных экосистемах является торфяная залежь. Как показали проведенные исследования, в верхней метровой залежи торфа, включая слаборазложенную мортмассу, сосредоточено 115-215 тонн углерода на гектар. Что касается растительности, на открытых участках болот запас подземной фитомассы составляет 65-90%, а, например, надземная фитомасса единичных деревьев - не более 1,5 %. То есть основные запасы углерода, наколенного в растительности, находятся под землей. Совершенно другая картина наблюдалась на осушенных болотных участках – фитомасса деревьев возрастала до 23%. Если рассматривать вклад различных растений в запасы углерода, то основными аккумуляторами углерода на болотах являются сфагновые мхи, — рассказала Ольга Бахмет.
В прошлом году также продолжились работы на сельскохозяйственных землях, находящихся на разных стадиях зарастания: от действующих сенокосов и участков с единичными куртинами кустарников и деревьев до участков со сплошным покровом уже вновь поселившейся растительности.
— Исследования включали определение видовой принадлежности растений, какие площади они уже заселили и, конечно, изучались процессы аккумуляции углерода как в растительности, так и в почвах этих территорий. Получены данные по запасам углерода в корнеобитаемом слое и на метровой толще. Исследования показали, что при зарастании сельхозугодий больше углерода накапливается в растительности, что логично в связи с появлением древесных растений, в которых запасы углерода значительны. В почвах аккумуляция органического вещества проходит более медленно и запасы на разных стадиях зарастания земель изменяются менее значительно. Наиболее высокие запасы углерода обнаружены при сплошном зарастании торфяников. По мере их зарастания происходит увеличение влажности, переувлажнение участков, что способствует накоплению углерода, — отметила Ольга Бахмет.
Почвовед также рассказала о создании мониторинговой системы измерения потоков углерода, эмиссий парниковых газов в агроландшафтах. Пробные площади для таких измерений расположены на сельхозугодьях различных стадий зарастания.
Измерение эмиссии углекислого газа из почвы выполняет Светлана Ванаг, младший научный сотрудник лаборатории экологического мониторинга и моделирования ОКНИ КарНЦ РАН.
— В прошедшем году проведены первые измерения, получены очень интересные данные, но говорить о выводах еще рано, так как размер эмиссий очень зависит от температуры и влажности, особенностей годового цикла. Необходимо эти работы продолжить и по результатам уже не одного года измерений сделать достоверные заключения, — сказала ученый.
В планах ученых на текущий год: совершенствование методики определения пулов углерода на мелиорированных землях, так как требуется учесть и повышенную аккумуляцию органического вещества в мелиоративной сети. Кроме того, запланировано использование спутниковых снимков для анализа состояния агроландшафтов и выявления их зарастания.
Еще одно направление работы консорциума «РИТМ углерода» — изучение углерода в лесных экосистемах. На территории Карелии этим занимаются специалисты Института леса (ИЛ) КарНЦ РАН. Исследования углеродного баланса северных лесов проводятся на тестовом полигоне интенсивного уровня I типа, который заложен в Заповеднике «Кивач». На площади 2*2 кв. километров создана сеть из 30 постоянных пробных площадей, отражающих разнообразие лесных сообществ изучаемой территории. На каждой пробной площади выполнен комплекс работ для оценки основных пулов углерода, организована работа по оценке эмиссии CO2 и другие исследования по утвержденным консорциумом методам. Запасы углерода определялись в почве, подстилке, крупных древесных остатках и в фитомассе.
— Оказалось, что способность поглощать углерод бореальными лесами недооценена: леса России поглощают углерод в больших объемах, чем считалось ранее. Мы установили, что в старовозрастных сосняках на полигоне содержится порядка 200 тонн углерода на 1 га, — рассказал Александр Крышень, директор ИЛ КарНЦ РАН.
Для получения побега с кроны Наталия Галибина, главный научный сотрудник лаборатории физиологии и цитологии древесных растений ИЛ КарНЦ РАН, поднимается на высоту до 25 метров. На фото справа – работы на высоте.
В 2024 году ученые, кроме работ на тестовом полигоне, занимались исследованиями на трех полигонах типа БГЦ (биогеоценоз), всего было заложено 16 пробных площадей в лесах Кондопожского района. Наблюдениями были охвачены участки эксплуатационных лесов на разной стадии послерубочной сукцессии: на вырубках возрастом от 0–10 лет, 40–50 лет, 80–100 лет. Исследователи выяснили, как меняются запасы углерода после рубки леса и по мере его восстановления.
Исследования еще раз подчеркнули важность старовозрастных, естественных лесов в регулировании климата. Лесная экосистема продолжает накапливать и удерживать углерод, несмотря на то, что прирост древесной фитомассы снижается. О климаторегулирующей роли лесов свидетельствуют также и данные по транспорту углеводов по тканям ствола (флоэмы) из кроны в корни деревьев и далее в почву. Эти материалы также, как и данные по содержанию углерода в фитомассе, почве, мертвой древесине важны для понимания закономерностей накопления и эмиссии углерода в лесных экосистемах и в конечном итоге они будут использованы для корректировки моделей для расчета бюджета углерода в лесах России.
Сотрудники ИЛ КарНЦ РАН проводят лесотаксационные работы. Слева направо: Дмитрий Тесля, Иван Ромашкин и Сергей Мошников
Так, ученые Института леса обнаружили, что только не учет разницы содержания углерода в разных частях древесины (заболонной и ядровой) может привести к недооценке его содержания в 10% и даже более. Кроме этого, проведенные исследования показали, что, чем суровее климатические и почвенные условия, тем выше содержание углерода в стволовой древесине и в напочвенном покрове. Эти результаты важны для оценки климаторегулирующей роли северных лесов.
Об исследованиях поглощения и эмиссии парниковых газов в водных экосистемах рассказала Юлия Лукина, директор Института водных проблем Севера (ИВПС) КарНЦ РАН.
— Основными источниками углекислого газа в мире считаются арктические и бореальные озера, расположенные на заболоченных территориях, поскольку в торфяниках сконцентрировано наибольшее количество наземного углерода. В Карелии большую часть составляют такие гумифицированные озера с заболоченным водосбором. Они небольшие по площади, но могут вносить существенный вклад в эмиссию, — пояснила Юлия Лукина.
Ученые проводят исследования на трех модельных водных объектах на территории Заповедника «Кивач»: небольшом лесном озере Чудесная ламба, реке Сандалка и ручье Чечкин.
В 2024 году определены формы нахождения углерода в воде в различные сезоны и объемы выноса углерода с водосборной территории.
Ручей Чечкин — типичный малый водоток с болотным питанием. Установлено, что с водами ручья с водосборной территории за год было вынесено 217 тонн углерода, его максимальный вынос в виде растворенного органического вещества и гумусовых веществ пришелся на апрель-май. Во время весеннего половодья также возрастает вынос растворенного углекислого газа. В период летних паводков увеличивается вынос взвешенных форм углерода. Аналогичные тенденции отмечены для реки Сандалка, весомую роль в формировании химического состава которой играют подземные воды. За год с водосборной территории река вынесла 335 тонн углерода.
Роман Здоровеннов, Андрей Балаганский и Михаил Зобков проводят гидрофизические измерения в реке Сандалка
Расчетные величины выноса растворенного органического углерода для изученных водотоков имеют довольно высокие значения, превышающие показатели в соседних регионах. Одной из возможных причин является низкий порядок этих водотоков и отсутствие озер на их водосборной территории.
Лесное озеро Чудесная Ламба, небольшой заболоченный водоем, в воде которого доминируют органические формы углерода. Самые высокие концентрации СО2 обнаружены в период ледостава, двукратное снижение фиксируется после разрушения ледового покрова.
Метеостанция на озере Чудесная ламба
— Этот водоем не вполне обычный. Он представляет собой зарастающее озеро, на дне которого обнаружены большие скопления мха. Мы считаем, что одним из источников углекислого газа в водоеме являются бактерии, функционирующие в его толще, — поделилась Юлия Лукина.
Показано, что оз. Чудесная ламба является накопителем органического вещества. По кернам определена мощность донных отложений, она составляет порядка двух метров. Под каждым квадратным метром дна захоронено около 70-100 кг органического углерода. По предварительным оценкам запас углерода в донных отложениях озера составляет около 690 тонн, а скорость его накопления – порядка 0,85 т/год.
Чтобы измерить поток углекислого газа из донных отложений в водную толщу были разработаны авторские газовые ловушки. Установлено, что интенсивность поступления СО2 зависит от сезона года: наибольшая наблюдается в подлёдный период, минимальная - летом.
Для оценки эмиссии СО2 с поверхности ламбы изучался механизм перемешивания, который определяет возможность поступления газов в атмосферу. Впервые установлен свободно-конвективный механизм перемешивания малых лесных озер, для которых ветровое воздействие незначительно. Полное перемешивание водной толщи таких озер наблюдается весной после разрушения льда и осенью. Именно в эти периоды происходит максимальная эмиссия парниковых газов. Но карельским ученым удалось установить, что в летний сезон перемешивание и эмиссия также возможны и происходят они в ночные часы при охлаждении поверхности озер. Впервые оценена скорость переноса газов по водному столбу.
По итогам исследований специалистами ИВПС КарНЦ РАН дана предварительная оценка латерального стока различных форм углерода с водосборной территории, а также оценены различные составляющие баланса углерода в озере Чудесная ламба.
– В 2025 году мы будем продолжать работы по проекту «Российская система климатического мониторинга», сейчас проходит обсуждение и согласование технических заданий на ближайшие три года. Мы планируем расширять сеть мониторинга для изучения запасов и потоков климатически активных газов в водных и наземных экосистемах Северо-Запада России, – заключила Ольга Бахмет.
