Фактическое выполнение плана. Пункт3. Детальное описание.

3. Кратко: Выполнены палеолимнологические реконструкции на основе анализа коротких колонок донных отложений Тургояк и Банное и сопоставления данных о составе органического вещества донных отложений и результатов хирономидного анализа. Для двух глубоководных озер, степного оз. Банного и горно-лесного оз. Тургояк выявлена тенденция постепенного возрастания продуктивности с начала ХIX века, связанная с естественными факторами и резкое усиление процесса эвтрофирования с середины ХХ века из-за антропогенного воздействия на фоне потепления климата. С результатом связаны рис. 16, 17 (Рисунки, а также детальное описание результата представлено на сайте проекта РНФ http://uralspaleolakes.info → кнопка «Результаты» → кнопка “Войти” Логин: ReviewerRNF Пароль: RNFreviewer2021 →кнопка Результаты 2022 года).

Подробно: Выполнены палеолимнологические реконструкции на основе анализа коротких колонок донных отложений Тургояк и Банное и сопоставления данных о составе органического вещества донных отложений и результатов хирономидного анализа. Сделан вывод, что в течение всего изучаемого периода аккумуляции продуктивность озера Тургояк была незначительная, а основной источник органического вещества имел автохтонное происхождение. Наименьшая продуктивность в озере отмечалась в период с 1700 по 1820 гг. Затем выявлено постепенное эвтрофирование озера, которое существенно усилилось с середины ХХ века. Данные хирономидного анализа периода с 2007 по 2021 гг указывают на продолжение процесса эвтрофирования, а результаты изотопного анализа интерпретированы как снижение продуктивности водоема или уменьшение роли аноксических микробиологических процессов, приводящих к обогащению донных отложений тяжелыми изотопами из-за восстановления проточности озера при ликвидации плотины в 2007 г. На основе анализа органического вещества оз. Банного, сделано заключение, что в течение всего изучаемого периода аккумуляции продуктивность озера существенно изменялась и в среднем была выше, чем в озере Тургояк. Основной источник органического вещества в донных отложениях оз. Банного имел автохтонное происхождение с варьирующей ролью водорослей и гидрофитов. Определено, что в период с 1750 по 1800 гг. озеро имело минимальную продуктивность. Возрастание трофического статуса оз. Банного началось с ХIХ века. На основе сопоставления данных хирономидного и изотопного анализа сделан вывод об усилении эвтрофирования озера с середины ХХ века. Резкое увеличение концентрации азота и углерода органического вещества и величины изотопного отношения азота с начала ХХI века интерпретировано как влияние повышения поступления сточных вод с водосбора.

Детальное описание результата:

3.1. Палеореконструкции на основе комплексного анализа колонки донных отложений оз. Тургояк.

Содержание органического углерода и общего азота в донных отложениях оз. Тургояк варьирует от 6.1 до 17.9% и от 0.7 до 1.8% соответственно. Величина С/N изменяется по вертикальному профилю от 8.2 до 10.4. Отношение изотопов азота составляет от —1.4 до 6.4‰, а углерода от —22.1‰ до —24.1‰. Данные результаты указывают на то, что в течение всего изучаемого периода аккумуляции продуктивность озера была незначительная, а основной источник органического вещества имел автохтонное происхождение.

Донные отложения нижней части колонки (1700-1820 гг., 36-22 см) характеризуются минимальным содержанием органического углерода (не более 8.4%) и общего азота (не более 0.9%) при значении С/N не превышающим 9.3 (рис. 16). Предполагается, что во время накопления этих отложений, озеро имело низкую продуктивность, а источник органического вещества имел автохтонное происхождение. Данный вывод подтверждается хирономидным анализом, согласно которому присутствие Corynocera ambigua и Parakiefferiella triquetra-type в период с 1700 по 1820 гг свидетельствует о низком трофическом статусе озера.

Период с 1820 по 1865 гг. (22-17 см) отличается возрастанием содержания общего азота и органического углерода, что свидетельствует об увеличении продуктивности озера. Уменьшение C/N и возрастание σC13 указывает на увеличение продуктивности озерной экосистемы за счет автохтонного источника. Низкие значения отношения углерода к азоту (8.2-8.8) показывают, что автохтонный источник был представлен, главным образом, водорослями, а не водными сосудистыми растениями (макрофитами или гидрофитами).

В период с 1865 по 1955 гг. (17-8 см) отмечается увеличение содержания органического углерода и азота, что связано с повышением поступления органического вещества в донные отложения. Это может объясняться, как усилением аллохтонного привноса органического вещества, так и увеличением продуктивности озера. Повышение значений C/N до 10.4 указывает на возрастание роли сосудистых растений, как источника органического вещества. С 1865 по 1900 гг. отношения стабильных изотопов углерода и азота падают, что может указывать на уменьшение продуктивности озера. С 1900 по 1955 гг. σN15 увеличивается на фоне уменьшения σC13 и возрастания C/N. Данные изменения могут быть связаны с усилением аллохтонного привноса из-за вырубки лесов, строительства поселка, а также с возрастанием притока сточных вод, обогащенных тяжелым изотопом азота и обедненных тяжелым изотопом углерода.

Для периода с 1955 по 2007 гг. (8-2 см) отмечается спад содержания органического углерода и величины C/N. Содержание общего азота немного увеличивается. Данные изменения свидетельствуют о возрастании роли водорослей в накоплении органического вещества в озерных отложениях. Утяжеление изотопного состава углерода может объясняться повышением продуктивности озера. В то же время, увеличение глубины озера и уменьшение его проточности, в результате строительства плотины, забор воды даже в маловодные годы с середины ХХ века, на фоне повышения поступления биогенных элементов с антропогенно модифицированной территории, способствовали возрастанию роли синезеленых водорослей в составе фитопланктона озера особенно в периоды максимального прогрева воды. Это, в свою очередь, вероятно, привело к уменьшению σN15 органического вещества донных отложений.

Согласно данным хирономидного анализа, с середины ХХ века исчезает Corynocera ambigua, что может быть связано с эвтрофированием водоема. Тенденция к увеличению количества таксонов (с 17 до 25) в верхней части исследованной колонки также свидетельствует об увеличении трофического статуса озера.

Для периода с 2007 по 2021 гг. (2-0 см) выявлен спад содержания не только органического углерода, но и общего азота, что может указывать на спад продуктивности озера. Снижение величины С/N (до 9) может объясняться возрастанием роли водорослей в образовании органического вещества донных отложений. Облегчение изотопного состава углерода и азота, подтверждает снижение продуктивности озера. Однако может быть связано и с уменьшением роли аноксических микробиологических процессов, приводящих к обогащению донных отложений тяжелыми изотопами, в результате восстановления проточности озера при ликвидации плотины в 2007 г. В то же время, данные хирономидного анализа верхних слоев колонки донных отложений, в частности, появление Microchironomus, Pagastiella, Parachironomus varus-type, указывают на продолжение процесса эвтрофирования озера.

3.2. Палеореконструкции на основе комплексного анализа колонки донных отложений оз. Банного

Содержание органического углерода и общего азота выше, чем в донных отложениях оз. Тургояк и составляют соответственно 11.6-29% и 1.1-3.4% (рис. 17). Величина С/N варьирует по вертикальному профилю от 8.0 до 11.9, а σN15 от —2.9 до 5.3‰, σC13 от —24‰ до —26‰. Данные результаты указывают на то, что в течение всего изучаемого периода аккумуляции продуктивность озера Банное существенно изменялась и в среднем была выше, чем в озере Тургояк. Основной источник органического вещества в донных отложениях оз. Банное имел автохтонное происхождение с варьирующей ролью водорослей и гидрофитов. Более легкий состав стабильных изотопов углерода в сравнении с оз. Тургояк указывает на большую роль наземного источника органического углерода.

Донные отложения, накопленные с 1750 по 1800 гг. (28-22 см) характеризуются С/N не превышающим 8.9-9.5 при содержании органического углерода 13.1-14.6% и общего азота 1.4-1.6%. Отношения стабильных изотопов варьируют незначительно: σN15 от —3.4 до 4.7‰, σC13 от —24.3‰ до —24.9‰. Вероятно озеро имело незначительную продуктивность, а образование и накопление органического вещества происходило в основном за счет водорослей.

Период с 1800 по 1900 гг. (22-13 см) отличается возрастанием содержания общего азота и органического углерода соответственно до 17.8% и 1.9%, что указывает на увеличение продуктивности озера. Значения C/N остаются прежними. Повышение σN15 до 5.3‰ примерно 1815-1830 гг. на фоне слабого снижения σC13 может объясняться изменением видового состава продуцентов органического вещества.

Донные отложения следующего периода (1900-1950 гг., 13-8 см) характеризуются снижением содержания общего азота (до 1.1%) и органического углерода (до 12.5%), что может быть связано с уменьшением продуктивности озера или разбавлением осадка кластическим материалом. Значительное возрастание C/N (до 11.9) указывает на увеличение роли водных сосудистых растений (гидрофитов), а также возможное возрастание аллохтонного привноса органики. Увеличение изотопных отношений углерода и азота может объясняться сменой видового состава продуцентов органики или повышением трофического статуса озера.

Для периода с 1950 по 2002 гг. (8-2 см) отмечается возрастание содержания общего азота (1.3-1.5%) и снижение величины C/N (8.2-9.6). Данные изменения свидетельствуют об увеличении роли водорослей в накоплении органического вещества озерных отложений. Содержание органического углерода почти не меняется, а величины σN15 и σC13 снижаются, что вероятней всего объясняется очередной сменой видового состава продуцентов.

Согласно данным хирономидного анализа, в это время происходит уменьшение роли холодноводного вида Corynocera ambigua. Появляются виды, связанные с эвтрофированием (Chironomus plumosus-type, Einfeldia natchitocheae-type). Поэтому, на основе сопоставления данных хирономидного и изотопного анализа можно сделать вывод о возрастании продуктивности озера с середины ХХ века.

Для периода с 2002 по 2021 гг. (2-0 см) характерны максимальные содержания общего азота (3.4%), органического углерода (28%) и резкое повышение σN15 (до 5.1‰), что может быть связано с поступлением сточных вод с водосбора обогащенных тяжелым изотопом азота и с облегченным изотопным составом углерода.