Том 35, номер 08, статья № 13

Аннотация:

Впервые в России проведена оценка валовой и чистой первичной биопродукции на основе многолетних серий комплексных измерений концентраций СО₂ в приводной атмосфере, поверхностной и придонной воде, а также потоков в системе «вода – атмосфера» для наиболее характерных сезонных циклов в жизнедеятельности байкальского планктона. Расчеты проведены по схеме, используемой в diel-методе. Применительно к условиям прибрежной зоны осуществлен анализ методических аспектов, неучет которых может приводить к существенной неопределенности характеристик. Показано, что в этой схеме, располагая только данными измерений концентрации CO₂, корректно оценить величину чистой первичной продукции не удается, и для периодов открытой воды ее расчет проведен по среднесуточной величине потока СО₂. Результаты оценки биопродуктивности для отдельных серий измерений в разные периоды вполне адекватно отражают основные особенности и согласуются с данными многолетних наблюдений.

Ключевые слова:

озеро Байкал, углекислый газ, поток «вода – атмосфера», суточный ход, парциальное давление, валовая первичная и чистая продукция, фитопланктон

Список литературы:

1. Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / Core Writing Team, R.K. Pachauri, L.A. Meyer (eds.). Geneva, Switzerland: IPCC, 2014. 151 p.
2. Ciais P., Sabine C., Bala G., Bopp L., Brovkin V., Canadell J., Chhabra A., DeFries R., Galloway J., Heimann M., Jones C., Le Quéré C., Myneni R.B., Piao S., Thornton P. Carbon and Other Biogeochemical Cycles. In: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / T.F. Stocker, D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex, P.M. Midgley (eds.). Cambridge, United Kingdom and New York, USA: Cambridge University Press, 2013. P. 465–570. DOI: 10.1017/CBO9781107415324.015.
3. Елисеев А.В. Оценка изменений характеристик климата и углеродного цикла в ХХI веке с учетом неопределенности значений параметров наземной биоты // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2011. Т. 47, № 2. С. 147–170.
4. Friedlingstein P., O'Sullivan M., Jones M.W., Andrew R.M., Hauck J., Olsen A., Peters G.P., Peters W., Pongratz J., Sitch S., Le Quéré C., Canadell J.G., Ciais P., Jackson R.B., Alin S., Aragão L.E.O.C., Arneth A., Arora V., Bates N.R., Becker M., Benoit-Cattin A., Bittig H.C., Bopp L., Bultan S., Chandra N., Chevallier F., Chini L.P., Evans W., Florentie L., Forster P.M., Gasser T., Gehlen M., Gilfillan D., Gkritzalis T., Gregor L., Gruber N., Harris I., Hartung K., Haverd V., Houghton R.A., Ilyina T., Jain A.K., Joetzjer E., Kadono K., Kato E., Kitidis V., Korsbakken J.I., Landschützer P., Lefèvre N., Lenton A., Lienert S., Liu Z., Lombardozzi D., Marland G., Metzl N., Munro D.R., Nabel J.E.M.S., Nakaoka S.-I., Niwa Y., O'Brien K., Ono T., Palmer P.I., Pierrot D., Poulter B., Resplandy L., Robertson E., Rödenbeck C., Schwinger J., Séférian I., Skjelvan A.J.P., Smith A.J., Sutton T., Tanhua P.P., Tans H., Tian B., Tilbrook G., van der Werf R., Vuichard N., Walker A.P., Wanninkhof R., Watson A.J., Willis D., Wiltshire A.J., Yuan W., Yue X., Zaehle S. Global carbon budget // Earth Syst. Sci. Data. 2014. V. 7. P. 47–85. DOI: 10.5194/essd-7-47-2015.
5. 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.
6. 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. P. 2298–2314.
7. Kim J., Kim H.M., Cho C.-H., Boo K.-O., Jacobson A.R., Sasakawa M., Machida T., Arshinov M., Fedoseev N. Impact of Siberian observations on the optimization of surface CO₂ flux // Atmos. Chem. Phys. 2017. V. 17, N 4. P. 2881–2899.
8. Sobek S., Algesten G., Bergstrom A.K., Jansson M., Tranvik L.J. The catchment and climate regulation of P_CO2 in boreal lakes // Glob. Change Biol. 2003. N 9. P. 630–641.
9. Верещагин Г.Ю. Суточный ход некоторых гидрологических элементов на Байкале и его лимнологическое значение // Тр. Байкальской лимнол. станции. Иркутск, 1932. Т. 2. С. 107–200.
10. Поповская Г.И. Годовые изменения фитопланктона // Тр. АН СССР. СО. Лимнология придельтовых пространств Байкала. Лимнол. ин-т. 1971. Т. 12. С. 158–169.
11. Вотинцев К.К., Мещерякова А.И., Поповская Г.И. Круговорот органического вещества в озере Байкал. Новосибирск: Наука, 1975. 189 с.
12. Back R.С., Bolgrin D.W., Guselnikova N.E., Bondarenko N.A. Phytoplankton photosynthesis in Southern Lake Baikal // J. Great Lakes Res. 1991. V. 17, N 2. P. 194–202.
13. Бондаренко Н.А., Гусельникова Н.Е. Продукция фитопланктона Южного Байкала // Изв. СО АН СССР. 1989. Вып. 1. С. 77–80.
14. Помазкина Г.В., Белых О.И., Домышева В.М., Сакирко М.В., Гнатовский Р.Ю. Структура и динамика фитопланктона в Южном Байкале (Россия) // Альгология. 2010. Т. 20, № 1. С. 56–72.
15. Винберг Г.Г. Первичная продукция водоемов. Минск, 1960. 330 с.
16. Бондаренко Н.А., Логачева Н.Ф. Структурные изменения в фитопланктоне прибрежной зоны озера Байкал // Гидробиологический журн. 2016. Т. 52, № 6. С. 17–26.
17. Bondarenko N.A., Vorobyova S.S., Zhuchenko N.A., Golobokova L.P. Current state of phytoplankton in the littoral area of Lake Baikal, spring 2017 // J. Great Lakes Res. 2020. V. 46, N 1. P. 17–28.
18. Peeters F., Atamanchuk D., Tengberg A., Encinas-Fernández J., Hofmann H. Lake metabolism: Comparison of lake metabolic rates estimated from a diel CO₂- and the common diel O₂-technique // PLOS ONE. V. 11, iss. 12. DOI: 10.1371/journal.pone.0168393.
19. Schindler D.W., Fee E. Diurnal variation of dissolved inorganic carbon and its use in estimating primary production and CO₂ invasion in Lake 227 // J. Fish Res. Board Canada. 1973. V. 30. P. 1501–1510.
20. 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.
21. Domysheva V., Panchenko M., Pestunov D., Sakirko M. Air-water carbon dioxide exchange in the littoral zone of Lake Baikal (ice-free period) // Int. J. Geosci. 2013. V. 4. P. 1339–1345. DOI: 10.4236/ijg.2013.410130.
22. 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; 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.
23. 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; 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.
24. 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. АН. 2018. Т. 479, № 5. С. 574–577. DOI: 10.7868/S086956521811021X.
25. Panchenko M.V., Domysheva V.M., Pestunov D.A., Sakirko M.V., Shamrin A.M., Shmargunov V.P. Carbon dioxide in the atmosphere – water system and biogenic elements in the littoral zone of Lake Baikal during period 2004–2018 // J. Great Lakes Res. 2020. V. 46, N 1. P. 85–94. DOI: 10.1016/j.jglr.2019.10.016.
26. Гортиков Б.М. Гидрохимические исследования лета 1927 г. в районе Байкальской биологической станции в Больших Котах // Изв. Биол. геогр. научн.-иссл. инст. гос. Ирк. ун-т. 1927. Вып. 3. С. 25–35.
27. Бондаренко Н.А., Оболкина Л.А., Тимошкин О.А. Лед – хранитель жизни // Наука из первых рук. 2004. № 1. С. 76–83.