Оценка состояния органических веществ арктических болотных экосистем - дескрипторов изменения климата

В ходе реализации проекта впервые проведены комплексные исследования на территории ключевых полигонов четырех крупных кластеров болотных экосистем Арктического пояса, находящихся в Воркутинском районе Республики Коми (РК) и Ненецком автономном округе (НАО) и представляющих собой ключевые зональные биомы. Районы исследования расположены в Большеземельской тундре: в экотонной зоне на границе южной тундры и лесотундры (бассейн р. Усы, РК), в южной тундре (бассейн р. Хасырей-Ты-Вис, граница РК и НАО), в экотоне северной и южной тундр (водораздел рр. Падимей-Ты-Вис и Коротаиха, НАО) и в северной тундре (восточная часть Печорской губы, НАО). Исследован широкий спектр высоко- (гуминовые (ГК) и фульвокислоты (ФК)) и низкомолекулярных органических веществ (ОВ): липидная фракция, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), н-алканы, фенольные соединения, насыщенные жирные кислоты и др. На основе хроносерий выполнено соотнесение состава ОВ торфяников с климатическими параметрами в период голоцена. Системный подход позволил выявить влияние макропараметров исследованных болотных экосистем (температурный режим, ботанический состав, степень разложения, возраст на основе радиоуглеродного анализа и другие физико-химические характеристики) на молекулярный состав и структуру гумусовых веществ (ГВ) и неспецифических ОВ торфяных почв с использованием современных физико-химических методов анализа (13С ЯМР и ЭПР спектроскопия, газовая и жидкостная хроматография, эксклюзионная жидкостная гель-хроматография, UV-Vis спектроскопия). Предложены прогнозные сценарии изменения ОВ бугристых торфяников Арктики и обоснованы показатели их отклика на изменение климата. Выявлено, что структурно-функциональные параметры ГВ исследованных почв определяются совокупным действием криогенных процессов в сезонно-талом слое, естественным отбором конденсированных структур в процессе гумификации, видовым составом, степенью разложения торфа и гидрологическим режимом болот. Доказано, что специфика современного тундрового болотного почвообразования обусловливает накопление ГВ, обогащенных парафиновыми, углеводными и аминокислотными фрагментами. Основным направлением трансформации ГВ в широтном градиенте и по профилю почв является уменьшение вклада углерода парафиновых структур с их последующим дегидрированием и ароматизацией и уменьшение содержания аминокислотных фрагментов, которые включаются в структуру негидролизуемой части молекул и уменьшение доли карбогидратов. Соотношения содержания ароматических и неокисленных алифатических фрагментов ГВ в сезонно-талом слое торфяных почв служат биомаркером изменения современных климатических условий.