| 16. |
Аннотация |
Общий сток органического углерода (С) в почвах России составляет около 1/5 части всех мировых запасов. При этом около 2/3 территории России расположено в зоне распространения вечной мерзлоты. Большинство климатических прогнозов констатирует повышение среднегодовой температуры на к концу XXI века на 2–3 °C, при этом Арктика теплеет в 2-3 раза быстрее. В арктических широтах последствия глобального потепления наиболее очевидны и проявляются, в первую очередь, в деградации вечной мерзлоты и увеличении сезонно-талого слоя. Вследствие этого значительные запасы С, законсервированные в мерзлой почве, будут подвергаться ускоренной минерализации. Соответственно, в ближайшем будущем тундра может стать источником огромных объемов углекислого газа, поступающего в атмосферу и ускоряющего через систему обратных связей потепление климата. Следовательно, подсчеты запасов почвенного С, изучение механизмов его секвестрирования и оценка основных потоков С в арктических экосистемах представляют собой не только значительный научный, но и практический интерес для выполнения обязательств по современным климатическим соглашениям и введения карбоновых квот.
Количественная оценка объемов секвестрированного С в российской Арктике к настоящему времени отсутствует, ключевые процессы и механизмы, регулирующие стабильность секвестрированного С, до сих пор не оценены. Эти данные необходимы для получения современных оценок баланса С в почвах Арктики и ее вклада в глобальное секвестрирование углерода. Полученные результаты по скоростям изменения запасов С в зависимости от землепользования будут основой для разработки фитореставрационных технологий биологической защиты от опустынивания в следствие перевыпаса домашних северных оленей и техногенного загрязнения нефтепродуктами земель, разрушения и дефляции почвенного покрова при освоении месторождений углеводородов в Арктике..
В ходе реализации проекта «TerrArctic» будет проанализирован потенциал основных типов почв субарктической и арктической зон Западной Сибири по секвестрированию С в ближайшие 30 лет с учетом ожидаемых изменений климата и землепользования. На основе обширной базы данных по динамике С, а также на оценках поступления пирогенного С, будет выполнен расчет С секвестрированного в 1-метровом почвенном слое в зависимости разнообразия природных условий в арктическом регионе, а также под влиянием использования в оленеводстве и нефтегазодобывающей промышленности.
Важным параметром секвестрированного в почвах С является его стабильность, отражающая период, в течение которого углерод остается закрепленным в почве и не поступает в атмосферу. Исследования стабильности С будут основаны на определении потоков СО2 и их изотопного состава, физико-химических характеристиках органического вещества почвы (ОВ) почвы, биохимических свойствах и микробной активности. Применение изотопных методов с использованием биомаркеров и методов молекулярной биологии позволит определить группы микроорганизмов, ответственных за разложение ОВ почвы. Микробные стратегии роста и активности ферментов, деполимеризующих сложные субстраты, такие как почвенный органический С, будут отражать влияние биотических факторов на процессы разложения ОВ почвы. На основе уникального сочетания изотопного состава δ13С при изменении растительности С3/С4 с мечением 15N и 14С, а также подхода основанного на бомбовом 14С, мы будем идентифицировать пулы недавно поглощенного С, основные источники СО2 и питательных веществ, связанные с механизмами стабилизации С в почве.
Оценка секвестрации С будет производена с учетом пирогенного С, что является абсолютно новым предметом изучения для почв России. Будут учитываться потери С, вызванные пожарами, что приведет к изменению баланса С и его стабильности. Потеря С в результате увеличения пожаров, обусловленной глобальным потеплением, оказывает значительное влияние на баланс C в биоме тундр, и может представлять собой положительную обратную связь с процессами озеленения Арктики.
С помощью нового поколения динамических моделей С и N нами будут смоделированы крупномасштабные сценарии будущего секвестирования С в российской Арктике в зависимости от абиотических, биотических факторов и антропогенных последствий. Модель будет связана с географической информационной системой для регионализации поглощенного С и оценки его запасов. Упрощенная версия модели будет использоваться для разработки системы поддержки принятия управленческих решений.
Для успешной реализации проекта «TerrArctic» на базе ТюмГУ, совместно с ГАУ СЗ и ТюмНЦ СО РАН будет создана лаборатория мирового уровня по комплексной оценке качества земельных ресурсов, изучению процессов газообмена наземных арктических экосистем Евразии - Лаборатории Почвоведения и Изотопной Биогеохимиии. Уникальное оборудование, приобретаемое по проекту, будет востребовано в регионе как учебными, так и научно-исследовательскими институтами РАН, прикладными НИИ и др., что позволит проводить научные исследования и компенсировать расходы, включая покупку оборудования и материалы, затрат на аккредитацию лаборатории после окончания проекта TerrArctic.
Цель проекта
Анализ углеродных стоков, функций и ключевых процессов секвестрации углерода в арктических почвах Российской Арктики в свете глобальных природных изменений под влиянием естественных и антропогенных драйверов.
Задачи проекта
1.Определение углеродных стоков, секвестрированных в арктических почвах Западной Сибири за последние три десятилетия.
2.Оценка механизмов стабильности углерода на молекулярном и экосистемном уровнях.
3.Моделирование динамики и углеродных стоков в почвах при текущем и будущем землепользовании, а также при изменении климата.
4.Экологический расчет перспективного освоения месторождений углеводородов в Западной Сибири с учетом экосистемных функций почвенного покрова.
5.Анализ состояния и перспектив развития оленеводства в Западной Сибири и последствий для экосистемных функций арктических почв, связанных деградацией пастбищ. |