Том 38, номер 10, статья № 9

Аннотация:

Для корректной оценки потоков парниковых газов и глобального цикла углерода остро необходимы хорошо обеспеченные данные об источниках и стоках парниковых газов в системе «поверхность – атмосфера» на различных природных объектах. В статье впервые обобщены результаты судовых измерений концентрации углекислого газа в поверхностной воде по всей акватории озера Байкал, полученные в восьми весенних циклах. Именно весенний период представляет особый интерес для исследований, поскольку из-за большой географической протяженности озера с юга на север после вскрытия ледового покрова идет постепенный прогрев воды, что дает возможность за ограниченную по времени экспедицию провести измерения в условно разные «сезонные периоды». Показано, что на фоне межгодовой изменчивости пространственного распределения концентрации СО₂ в поверхностной воде в этот период она устойчиво снижается от Южной котловины озера к Северной и растет по мере удаления от прибрежной зоны (до глубин менее 200 м) к центральной части акватории. Результаты исследования представляют интерес для специалистов по проблемам климата, а также биологов, поскольку углекислый газ – один из неотъемлемых компонентов углеродного цикла в процессе фотосинтеза водного планктона в воде Байкала.

Ключевые слова:

углекислый газ, концентрация, озеро Байкал, гомотермия, фитопланктон, коэффициент фотосинтетической активности, котловины озера

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Мохов И.И. Российские климатические исследования в 2019–2022 гг. // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2023. Т. 59, № 7. С. 830–851. DOI: 10.31857/S0002351523070106.
2. Денисов С.Н., Елисеев А.В., Мохов И.И. Вклад естественных и антропогенных эмиссий СО₂ и СН₄ в атмосферу с территории России в глобальные изменения климата в XXI веке // Докл. РАН. 2019. Т. 488, № 1. С. 74–80.
3. Оценка потоков парниковых газов в экосистемах регионов Российской Федерации / под ред. А.А. Романовской. М.: ИГКЭ, Принт, 2023. 343 с.
4. Arshinov M., Belan B., Belikov D., Davydov D., Fofonov A., Machida T., Sasakawa Motoki. Analysis of the diurnal, weekly, and seasonal cycles and annual trends in atmospheric CO₂ and CH₄ at tower network in Siberia during 2005–2016 // Atmosphere. 2019. V. 10, N 11. P. 689. DOI: 10.3390/atmos10110689.
5. 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 // Limnol. Oceanogr. 2009. V. 54, N 6. Part 2. P. 2298–2314. DOI: 10.4319/lo.2009.54.6_part_2.2298.
6. Quegan S., Beer C., Shvidenko A., McCallum I., Handoh I.C., Peylin P., Rödenbeck C., Lucht W., Nilsson S., Schmullius C. Estimating the carbon balance of central Siberia using landscape-ecosystem approach, atmospheric inversion and dynamic global vegetation models // Glob. Change Biol. 2011. V. 17. P. 351–365. DOI: 10.1111/j.1365-2486.2010.02275.x.
7. Alin S.R., Johnson T.C. Carbon cycling in large lakes of the world: A synthesis of production, burial, and lake–atmosphere exchange estimates // Glob. Biogeochem. Cycl. 2007. V. 21, N GB3002. DOI: 10.1029/2006GB002881.
8. Cole J.J., Caraco N.F. Atmospheric exchange of carbon dioxide in low-wind oligotrophic lake measured by the addition of SF6 // Limnol. Oceanogr. 1998. V. 43. P. 647–656. DOI: 10.4319/ lo.1998.43.4.0647.
9. Jonsson A., Aberg J., Lindroth A., Jansson M. Gas transfer rate and CO₂ flux between an unproductive lake and the atmosphere in northern Sweden // J. Geophys. Res. 2008. V. 113, N 9. G04006. DOI: 10.101029/2008JGG000688.
10. Rantakari M., Kortelaintn P. Interannual variation and climatic regulation of the CO₂ emission from large boreal lakes // Glob. Change Biol. 2005. V. 11. P. 1368–1380. DOI: 10.1111/j.1365-2486.2005.00982.x.
11. Sobek S., Algesten G., Bergstorm A.-K., Jansson M., Tranvik L.J. The catchment and climate regulation of pCO₂ in boreal lakes // Glob. Change Biol. 2003. V. 9. P. 630–641. DOI: 10.1046/j.1365-2486.2003.00619.x.
12. 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.
13. Huotari J., Ojala A., Peltomaa E., Pumpanen J., Hari P., Vesala T. Temporal variations in surface water CO₂ concentration in a boreal humic lake based on high-frequency measurements // Boreal Environ. Res. 2009. V. 14. P. 48–60.
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. Домышева В.М., Усольцева М.В., Сакирко М.В., Пестунов Д.А., Шимараев М.Н., Поповская Г.И., Панченко М.В. Пространственное распределение потоков углекислого газа, биогенных элементов и биомассы фитопланктона в пелагиали оз. Байкал в весенний период 2010–2012 гг. // Оптика атмосф. и океана. 2014. Т. 27, № 6. С. 539–545; Domysheva V.M., Usoltseva M.V., Sakirko M.V., Pestunov D.A., Shimaraev M.N., Popovskaya G.I., Panchenko M.V. Spatial distribution of carbon dioxide fluxes, biogenic elements, and phytoplankton biomass in the pelagic zone of Lake Baikal in spring period of 2010–2012 // Atmos. Ocean. Opt. 2014. V. 27, N 4. P. 529–535.
16. Пестунов Д.А., Шамрин А.М., Домышева В.М., Сакирко М.В., Панченко М.В. Пространственное распределение метана в поверхностной воде оз. Байкал в весенний период // Оптика атмосф. и океана. 2023. Т. 36, № 12. С. 1038–1045. DOI: 10.15372/AOO20231211; Pestunov D.A., Shamrin A.M., Domysheva V.M., Sakirko M.V. Panchenko M.V. Spatial distribution of methane concentration in Baikal surface water in the spring period // Atmos. Ocean. Opt. 2024. V. 37, N 2. P. 281290.
17. Шимараев М.Н. Элементы теплового режима озера Байкал. Новосибирск: Наука, 1977. 149 с.
18. Поповская Г.И., Усольцева М.В., Фирсова А.Д., Лихошвай Е.В. Оценка состояния весеннего фитопланктона в озере Байкал // География и природные ресурсы. 2008. № 1. С. 83–88.
19. Bondarenko N.A., Ozersky T., Obolkina L.A., Tikhonova I.V., Sorokovikova E.G., Sakirko M.V., Potapov S.A., Blinov V.V., Zhdanov A.A., Belykh O.I. Recent changes in the spring microplankton of Lake Baikal // Limnologica. 2019. V. 75. P. 19. DOI: 10.1016/j.limno.2019.01.002.
20. Бондаренко Н.А., Оболкина Л.А., Тимошкин О.А. Лед – хранитель жизни // Наука из первых рук. 2004. № 1. С. 76–83.
21. Домышева В.М., Пестунов Д.А., Сакирко М.В., Шамрин А.М., Панченко М.В. Углекислый газ, кислород и биогенные элементы в подледной воде литорали Южного Байкала (2004–2016 гг.) // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 12. С. 1073–1079. DOI: 10.15372/AOO20161211; Domysheva V.M., Pestunov D.A., Sakirko M.V., Shamrin A.M., Panchenko M.V. Carbon dioxide, oxygen, and biogenic elements in subglacial water in the littoral zone of Southern Baikal (2004–2016) // Atmos. Ocean. Opt. 2017. V. 30, N 3. P. 277–283.
22. Одум Ю. Экология. Т. 1–2. М.: Прогресс, 1986. 620 c.
23. Back R.C., Bolqrin D.W., Gusenikova N.E., Bondarenko N.A. Phytoplankton photosynthesis in Southern Lake Baikal // J. Great Lakes Res. 1991. V. 17, N 2. P. 194–202. DOI: 10.1016/S0380-1330(91)71356-7.
24. Сакирко М.В., Панченко М.В., Домышева В.М., Пестунов Д.А. Суточные ритмы концентрации диоксида углерода в приводном слое воздуха и в поверхностной воде оз. Байкал в разные гидрологические сезоны // Метеорол. и гидрол. 2008. № 2. С. 79–86.
25. Пестунов Д.А., Шамрин А.М., Домышева В.М., Сакирко М.В., Панченко М.В. Суточный ход потока и парциального давления углекислого газа в поверхностной воде в координатах «солнечного времени» (период открытой воды в литорали Южного Байкала 2004–2015 гг.) // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 2. С. 160–169. DOI: 10.15372/AOO20170209; Pestunov D.A., Shamrin A.M., Domysheva V.M., Sakirko M.V., Panchenko M.V. Diurnal behavior of the flux and partial pressure of carbon dioxide in the surface water in solar time coordinates (the period of open water in the South Baikal littoral in 2004–2015) // Atmos. Ocean. Opt. 2017. V. 30, N 4. P. 372–381.
26. Апонасенко А.Д., Сидько Ф.Я., Балакчина Л.А. Флуоресцентный метод и аппаратура для изучения пространственного распределения фитопланктона // Биология внутренних вод. 1995. № 98. С. 53–57.
27. Маторин Д.Н. Использование флуоресцентных методов измерения активности фотосистемы II при биомониторинге фитопланктона // Биофизика. 2000. Т. 45, № 3. С. 491–494.
28. Левин Л.А., Заворуев В.В., Гранин Н.Г., Шимараев М.Н. Характеристики пространственно-временной изменчивости полей температуры и флуоресценции хлорофилла деятельного слоя оз. Байкал // Сибир. экологич. журн. 1996. № 5. С. 373–386.
29. Заворуев В.В., Апонасенко А.Д., Лопатин В.Н., Качин С.В. Исследование корреляционных зависимостей физиологического состояния фитопланктона с флуоресцентными откликами на основе использования его максимального и стационарного параметров // Записки Горного института. 2001. Т. 149. С. 71–74.
30. Заворуев В.В., Домышева В.М., Пестунов Д.А., Сакирко М.В., Панченко М.В. Суточный ход потоков СО₂ в системе атмосфера–вода и вариабельной флуоресценции фитопланктона в период открытой воды на оз. Байкал по данным многолетних измерений // Докл. РАН. 2018. Т. 479, № 5. С. 574–577. DOI: 10.7868/S086956521811021X.
31. Тулохонов А.К., Грачев М.А., Пронин В.Н., Головина О.И., Батоев В.Б., Ширапова Г.С., Раднаева Л.Д., Болданова Н.Б., Хажеева З.И., Дмитриева Н.Г. Часть II. Озеро Байкал: среда обитания, биота и экосистема. Глава 25. Экологический мониторинг Байкала // Байкал: природа и люди: энциклопедический справочник / под ред. А.К. Тулохонова. Улан-Удэ: ЭКОС. Изд-во БНЦ СО РАН, 2009. С. 518–528.
32. Верболов В.И. Течения и водообмен в Байкале // Водные ресурсы. 1996. Т. 23, № 4. С. 413–423.