Productivity changes of wetland and grassland ecosystems along a latitudal gradient | Изменение продуктивности болотных и травяных экосистем по широтному градиенту

Английский. The aim of the study. Analysis of changes in the productivity of dwarf shrub-moss-lichen, pine-dwarf shrub-sphagnum and sedge-sphagnum and grass ecosystems along the latitudinal gradient. Methodology. For a number of bog and grass ecosystems located along a latitudinal gradient from 65 to 50° N in the range of longitudes from 63 to 95° E the stocks of live and dead, aboveground and belowground phytomass, as well as the values of aboveground (ANP), belowground (BNP) and total production (NPP) were analyzed. The data are given for 45 ecosystems grouped into 12 types from forest-tundra mires to desert steppes. The vegetation of ecosystems is represented by bog one (mosses, shrubs and grasses) to the steppe (mesoxerophytic and xerophytic grasses). Since the spread of data on stocks and production for individual ecosystems is large, we present averaged data for ecosystem types. Main results. The largest stock of green phytomass was obtained for floodplain meadows (7 t/ha), the smallest stock was found in the desert steppes (0.8 t/ha). The stock of dead aboveground phytomass was maximal in the fens of the forest-steppe zone (10 t/ha) and minimal in the oligotrophic hollows of boreal bogs (0.3 t/ha). The stock of living belowground organs decreases along a latitudinal gradient from 20 (true steppes) to 3 t/ha (desert steppes), whereas the stock of dead belowground organs decreased from 79 (fens of the forest-steppe zone) to 4 t/ha (in the ryams of the middle taiga and desert steppes). Above-ground production was estimated as highest in the fens of the forest-steppe zone (12), decreasing along the latitudinal gradient down to the desert steppes (1 t/ha per year). Belowground production in all types of ecosystems studied was higher than the above-ground one, ranging from 45 (fens of the forest-steppe zone) to 3 t/ha per year (mires in the forest-tundra). The NPP value in some of the studied ecosystems varied from 57 (fens of the forest-steppe zone) to 5 t/ha per year (mires in the forest-tundra). The BNP/ANP ratio averaged over ecosystem types was maximal in the desert steppes (5.9) and minimal in floodplain meadows (1.9). In the range of latitudes 56-52°N, where steppe meadows, meadow steppes and true steppes located, the NPP, averaged over these ecosystems, varied from 22 to 24 t/ha per year. These ecosystems the most fertile soils of the region, i.e. meadow chernozem and ordinary chernozem (Phaeozems) were developed. To the north and south of this area, the NPP value decreases: to the north due to the lack of heat, and to the south due to lack of moisture. Conclusions. In the biotic cycle in mires differs from that in meadows and steppes by the annual sequestration of a part of the carbon influx in the forming peat. This amount of carbon sequestration is about 10% of the NPP of the wetland ecosystem. In the climax grass ecosystems, the carbon influx is equal to its outflux. These ecosystems are acting as gas exchangers between plants, soil and atmosphere. In contrast to grasslands, wetlands are acting as carbon accumulators that lower the CO2 in the air.

Русский. Цель исследования: анализ изменения продуктивности экосистем кустарничково-мохово-лишайниковых, сосново-кустарничково-сфагновых, осоково-сфагновых и травяных болот вдоль широтного градиента. Методология. Для ряда болотных и травяных экосистем, лежащих на широтном градиенте от 65 до 50° с.ш. и расположенных в интервале долгот от 63 до 95° в.д., рассмотрены величины запасов живой и мертвой, надземной и подземной фитомассы, а также величины надземной (ANP), подземной (BNP) и общей продукции (NPP). Данные приведены для 45 экосистем, сгруппированных в 12 типов от болот лесотундры до опустыненных степей. Растительность экосистем меняется от болотной (мхи, кустарнички и травы) до степной (мезоксерофитные и ксерофитные травы). Приведены усредненные данные для разных типов экосистем. Основные результаты. Наибольший запас зеленой фитомассы характерен для пойменных лугов (7 т/га), наименьший – для опустыненных степей (0,8 т/га). Запас мертвой надземной фитомассы максимален в низинных болотах лесостепной зоны (10 т/га) и минимален в олиготрофных мочажинах бореальных болот (0,3 т/га). Запас живых подземных органов понижается вдоль широтного градиента от 20 (настоящие степи) до 3 т/га (опустыненные степи), мертвых подземных органов – от 79 (травяные болота лесостепной зоны) до 4 т/га (в рямах средней тайги и опустыненных степях). Надземная продукция наиболее высока в травяных болотах лесостепной зоны (12 т/га в год) и снижается по широтному градиенту вплоть до опустыненных степей (1 т/га в год). Подземная продукция во всех изученных типах экосистем выше надземной и варьирует от 45 (травяные болота лесостепной зоны) до 3 т/га в год (болота в лесотундре). Величина NPP в ряде рассмотренных экосистем изменяется от 57 (травяные болота лесостепной зоны) до 5 т/га в год (болота в лесотундре). Отношение BNP/ANP максимально в опустыненных степях (5,9) и минимально в пойменных лугах (1,9). В интервале широт 56–52° с.ш. находятся экосистемы остепненных лугов, луговых и настоящих степей. Усредненные величины чистой первичной продукции для этих экосистем меняются незначительно – от 22 до 24 т/га в год. В этих же экосистемах формируются наиболее плодородные для данного региона почвы – лугово-черноземные и черноземы обыкновенные. На север и на юг от данной области величина NPP снижается: на север вследствие недостатка тепла, на юг вследствие недостатка влаги. Заключение. В биотическом круговороте болота отличаются от лугов и степей ежегодным закреплением части входного потока углерода (около 10% от NPP болотной экосистемы) в образующемся торфе. В климаксовых травяных экосистемах входной поток углерода равен его выходному потоку. Эти экосистемы представляют собой механизм громадного газообмена между почвенно-растительным покровом и атмосферой. Болотные экосистемы в отличие от травяных (не болотных) являются накопителями углерода, понижающими содержание СО2 в воздухе.