Спросить
Войти
Категория: Биология

РОЛЬ ПТИЦ В ФОРМИРОВАНИИ ОРГАНО-МИНЕРАЛЬНЫХ КРИОКОНИТОВ НА ЛЕДНИКАХ СУБАНТАРКТИКИ

Автор: Евгений Васильевич Абакумов

ISSN 1026-5627

Русский орнитологический журнал 2020, Том 29, Экспресс-выпуск 1957: 3540-3544

Роль птиц в формировании органо-минеральных криоконитов на ледниках Субантарктики

Е.В.Абакумов, М.Жиянски, Р.Янева, С.Н.Чиграй, В.И.Поляков

Евгений Васильевич Абакумов. SPIN-код: 8878-4010. Кафедра прикладной экологии, Санкт-Петербургский государственный университет. 16-я линия В.О.., д. 29, Санкт-Петербург, 199178, Россия. E-mail: e_abakumov@mail.ru; e.abakumov@bio.spbu.ru

Миглена Жиянски, SPIN-код: 7435-5491, Россица Янева, SPIN-код: 7435-5491. Институт леса Болгарской Академии наук, бульвар Св. Климент Охридски, д. 132, София, 1756, Болгария Светлана Николаевна Чиграй. Кафедра прикладной экологии, Санкт-Петербургский государственный университет. 16-я линия В.О., д. 29, Санкт-Петербург, 199178, Россия. E-mail: s.chigray@mail.ru

Вячеслав Игоревич Поляков. SPIN-код: 6931-4721. Кафедра прикладной экологии, Санкт-Петербургский государственный университет. 16-я линия В.О., д. 29, Санкт-Петербург, 199178, Россия

Поступила в редакцию 2 июля 2020

Роль орнитогенного переноса веществ и влияние этого процесса на биогеохимическую трансформацию наземных экосистем разных биомов крайне недооценена. Ранее были опубликованы данные о роли орнитогенного фактора почвообразовании в Антарктике (Абакумов 2014а,б). Было показано, что орнитохория очень важна для коренной трансформации видового разнообразия и биогеохимических особенностей наземных экосистем (Парникоза и др. 2015). В связи с этим актуальной становится задача оценки роли птиц в распространении криоконитов на поверхности ледников.

Криоконит представляет собой тёмный неконсолидированный осадок, который встречается на поверхности ледников по всему миру (Ta-keuchi et al. 2001). Он может быть обнаружен в виде дисперсного материала на поверхности льда или в виде отложений, накопленных на дне характерных заполненных водой отверстий, растаявших во льду, обычно сгруппированных в криоконитные дыры (Baccolo et al. 2020). Криоконит образуется в результате взаимодействия между минеральными частицами, присутствующими на поверхности льда (как аллох-тонными, так и автохтонными), и сложными микробными сообществами, которые развиваются на поверхности ледников (Cook et al. 2015). Криоконит может содержать пыль из отдалённых континентальных пустынь или сельскохозяйственных угодий, частицы извержений вулканов или выбросов электростанций и сажу. Нередки криокониты смешанного — органо-минерального состава. Впервые криоконит был описан и назван Нильсом Адольфом Эриком Норденшельдом (Нурден-шёльдом), шведским геологом, путешествовавшим по ледяной шапке Гренландии в 1870 году. Термин «криоконит» (от греческого «kryos» и

«konis», что означает «холодная пыль») используется взаимозаменяемо для описания всей массы нерастворимых примесей, включая дискретные биотехнологические гранулы (Langford et al. 2010; Edwards et al. 2014; Cook et al. 2015). В составе криоконита доминирует минеральный компонент, составляющий 85-95% его массы, тогда как фракция остатка состоит из живого и мёртвого органического вещества и отвечает за его тёмный цвет (Cook et al. 2015). Образование криоконитных дыр объясняется тёмным цветом и, следовательно, низким альбедо крио-конита, который усиливает поглощение солнечной радиации и локально увеличивает таяние льда, способствуя развитию дыр на поверхности льда.

Криоконит был изучен рядом дисциплин в виду его вклада в таяние льда, разнообразного состава и роли в биоразнообразии (Takeuchi et al. 2001; Langford et al. 2010;, Cook et al. 2015; Ferrario et al. 2017; Pittino et al. 2018; Baccolo et al. 2020). В последние годы криоконит стал привлекать внимание в области радиоактивного мониторинга среды (Baccolo et al. 2020). Недавние исследования, проведённые в разных регионах глобальной криосферы (Альпы, Кавказ, Шпицберген и Канада), подтвердили способность криоконита накапливать радионуклиды (Baccolo et al. 2017; Lokas et al. 2016, 2018; Owens et al. 2019; Baccolo et al. 2020) с радиоэкологическими последствиями, которые распространяются на прогляциальные области (Lokas et al. 2017; Owens et al. 2019). Помимо FRN, было показано, что криоконит накапливает и другие антропогенные загрязняющие вещества, включая тяжёлые металлы (Nagatsuka et al. 2010; Lokas et al. 2016; Baccolo et al. 2017; Singh et al. 2017; Huang et al. 2019), искусственные органические соединения (Ferrario et al. 2017; Weiland-Bräuer et al. 2017) и компоненты микропластика (Ambrosini et al. 2019).

В связи с вышесказанным целью данной работы было изучение возможной роли перелётных птиц в формировании криоконитов в регионе Северо-Западной части Антарктического полуострова, а именно на острове Ливингстон в районе расположения болгарской антарктической станции Святой Климент Орхидски. Исследования проводились в ходе сезонных операций болгарской антарктической экспедиции в конце февраля 2019 — начале января 2020 года. Были изучены криокониты ледников в окрестностях научной станции и мыса Хана-Пойнт, ландшафты и экосистемы которого описаны ранее (Абакумов и др. 2020). В районе исследования много пингвинов Pygoscelis papua и P. antarctica, а также Eudyptes chrysolophus. Также среди гнездящихся птиц можно обнаружить Macronectes giganteus, Phalacrocorax atriceps bransfielden-sis, Catharacta antarctica lonnbergi, Chionis alba, Larus dominicanus, Sterna vittata, Oceanites oceanicus, Fregetta tropica и Daption capensis. Ранее было показано, что орнитогенный фактор играет решающую роль

в трансформации потоков вещества и биогеохимических циклов в наземных экосистемах Антарктиды (Абакумов 2010, 2014а,б; Парникоза и др. 2015; Pereira et al. 2013; Peter, Pfeiffer 2003). Целью настоящего исследования было установление возможности влияния почвенно-ор-нитогенного материала на химический состав криоконитов, обнаруженных на ледниковых материалах в районе острова Ливингстон архипелага Южные Шетландские острова. Изучено 10 проб криоконитов, 5 из которых были вулканического генезиса (извержения характерны как для вулканов, находящихся на острове Ливингстон, так и для соседнего острова Десепшн) и 5 криоконитов, предположительно, орнитоген-ного генезиса, что подтверждается близким расположением растительных остатков, перенесённых птицами (как правило, остатки злака луговика антарктического Deshcampsia antarctica). Типичный органо-минеральный криоконит показан на рисунке.

Типичный органо-минеральный криоконит на антарктическом леднике.

В ходе исследований установлено, что криокониты вулканического происхождения имеют в своём составе около 0.3-0.6% органического углерода, в то время как в криоконитах предположительно орнитоген-ного происхождения содержание углерода органических соединений достигает 5%, что однозначно свидетельствует о важнейшей роли птиц в переносе веществ из береговой зоны на поверхность ледника. При этом органическое вещество не остаётся «функционально мёртвым», но в связи с тёмной окраской способствует локализованному таянию льда и формированию микроуглублений, т.е. образований, связанных своим

формированием с криоконитами. Если обсуждать отношение углерода к азоту — важнейший индикатор метаболизма любых почв, то следует отметить, что оно в 2, а иногда в 3 раза уже в орнитогенных криокони-тах, чем в вулканогенных. Таким образом, орнитогенный фактор влияет не только почвообразование в традиционном смысле (Парникоза и др. 2015), но и на формирование почвоподобных тел, образованных в местах скопления криоконитов. Этим в определённом смысле подтверждается феномен существования т.н. «ледовых почв», особенно характерных для Субантарктической биоклиматической зоны (Таширев и др. 2012). Роль этого явления в деградации ледниковых покровов Антарктиды и в экспансии почв в континентальные криогенные экосистемы следует изучить более подробно. В настоящее время влияние орнито-генного фактора на стабильность и биогеохимию ледового комплекса, на наш взгляд, является крайне недооценённым.

Работа выполнена при поддержке РФФИ: гранты №№ 18-04-00900, 19-54-18003 и 19-05-50107. Авторы благодарят руководства Болгарской антарктической экспедиции, в особенности проф. Христо Пимпирева и Драгомира Матвеева.

Литератур а

Абакумов Е.В. 2010. Источники и состав гумуса некоторых почв Западной Антарктики //

Почвоведение 2: 538-547. Абакумов Е.В. 2014а. Зоогенный педогенез как основной биогенный почвенный процесс

в Антарктиде // Рус. орнитол. журн. 23 (972): 576-584. Абакумов Е.В. 2014б. Микроморфологические признаки орнитогенного почвообразования в Антарктиде // Рус. орнитол. журн. 23 (1030): 2353-2357. Абакумов Е.В., Жиянски М., Янева Р. 2020. Орнитогенный фактор в формировании тундровой растительности и серогумусовых почв на острове Ливингстон, Западная Антарктика // Рус. орнитол. журн. 29 (1903): 1360-1364. Парникоза И.Ю., Абакумов Е.В., Дикий И.В., Пилипенко Д.В., Швидун П.П., Ко-зерецкая И.А., Кунах В.А. 2015. Влияние птиц на пространственное распределение Deschampsia antarctica Desv. острова Галиндез (Аргентинские острова, Прибрежная Антарктика) // Вестн. С.-Петерб. ун-та (Сер. 3: биол.) 1: 78-97. Таширев А.Б., Таширева А.А., Березкина А.Е. 2012. Роль криоценозов в формировании почв на ледниках Западной Антарктики // Доповгдг Нац. Акад. наук Украти 4: 155-161.

Ambrosini R., Azzoni R.S., Pittino F., Diolaiuti G., Franzetti A., Parolini M. 2019. First evidence of microplastic contamination in the supraglacial debris of an alpine glacier // Environ. Pollut. 253: 297-301. Baccolo G., Di Mauro B., Massabo D., Clemenza M., Nastasi M., Delmonte B., Prata M., Prati P., Previtali E., Maggi V. 2017. Cryoconite as a temporary sink for anthropogenic species stored in glaciers // Sci. Rep. 7: 9623. https://doi.org/10.1038/s41598-017-10220-5 Baccolo G., Lokas E., Gaca P., Massabo D., Ambrosini R., Azzoni R.S., Clason C., Mauro B.D., Franzetti A., Nastasi M., Prata M., Prati P., Previtali E., Delmonte B., Maggi V. 2020. Cryoconite: an efficient accumulator of radioactive fallout in glacial environments // Cryosphere 14: 657-672. DOI: 10.5194/tc-14-657-2020 Cook J., Edwards A., Takeuchi N., Irvine-Fynn T. 2015. Cryoconite: the dark biological secret of the cryosphere // Prog. Phys. Geog. 40: 66-111. https://doi.org/10.1177/030913331 5616574

Edwards A.E., Irvine-Fynn T., Mitchell A.C. et al. 2014. Agerm theory for glacial systems? // Wiley Inter-disciplinary Reviews: Water 1 (4): 331-340.

Ferrario C., Pittino F., Tagliaferri I., Gandolfi I., Bestetti G., Azzoni R.S., Diolaiuti G., Franzetti A., Ambrosini R., Villa S. 2017. Bacteria contribute to pesticide degradation in cryoconite holes in an Alpine glacier // Environ. Pollut. 230: 919-926.

Huang J., Kang S., Ma M., Guo J., Cong Z., Dong Z., Yin R., Xu J., Tripathee L., Ram K., Wang F. 2019. Accumulation of atmospheric mercury in glacier cryoconite over Western China //Environ. Sci. Technol. 53: 6632-6639.

Lokas E., Wachniew P., Jodlowski P., Gasiorek M. 2017. Air-borne radionuclides in the proglacial environment as indicators of sources and transfers of soil material // J. Environ Radioactiv. 178: 193-202.

Lokas E., Zaborska A., Kolicka M., Rozycki M., Zawierucha K. 2016. Accumulation of atmospheric radionuclides and heavy metals in cryoconite holes on an Arctic glacier // Chemosphere 160: 162-172.

Lokas E., Zawierucha K., Cwanek A., Szufa K., Gaca P., Mietelski J.W., Tomankiewicz E. 2018. The sources of high airborne radioactivity in cryoconite holes from the Caucasus (Georgia) // Sci. Rep. 8: 10802. https://doi.org/10.1038/s41598-018-29076-4

Nagatzuka N., Takeuchi N., Nakano T., Kokado E., Li. Z. 2010. Sr, Nd and Pb stable isotopes of surface dust on Urumki glacier No. 1 in western China // Ann. Glaciol. 51: 95Owens P.N., Blake W.H., Millward G.E. 2019. Extreme levels of fallout radionuclides and other contaminants in glacial sediments (cryoconite) and implications for downstream aquatic ecosystems // Sci. Rep. 9: 12531. https://doi.org/10.1038/s41598-019-48873-z Pereira T.T.C., Schaefer C.E.G.R., Ker J.C., Almeida C.C., Aimeida I.C.C. 2013. Micro-morphological and microchemical indicators of pedogenesis in ornithogenic cryosols (geli-sols) of Hope Bay, Antarctic Peninsula // Geoderma 193/194: 311-322. Peter H.-U., Pfifer S. 2003. Bestandsaufnahme und Managementpläne für zwei touristisch genutzte Gebiete der Antarktis. Institut für Ökologie Friedrich-Schiller-Universität Jena:

Pittino F., Maglio M., Gandolfi I., Azzoni R.S., Diolaiuti G., Ambrosini R., Franzetti A. 2018. Bacterial communities of cryoconite holes of a temperate alpine glacier show both seasonal trends and year-to-year variability // Ann. Glaciol. 59: 1-9.

Singh S.M., Avinash K., Sharma P., Mulik R.U., Upadhyay A.K., Ravindra S. 2017. Elemental variations in glacier cryoconites of Indian Himalaya and Spitsbergen, Arctic // Geosci. Front. 8: 1339-1347.

Takeuchi N., Kohshima S., Seko K. 2001. Structure, formation and darkening process of albedo-reducing material (Cryoconite) on a Himalayan glacier: a granular algal mat growing on the glacier, Arct. // Antarc. Alp. Res. 33: 115-122.

Weiland-Brauer N., Fischer M.A., Schramm K.W., Schmitz R.A. 2017. Polychlorinated Biphenyl (PCB)-Degrading Potential of Microbes Present in a Cryoconite of Jamtalferner Glacier // Front. Microbiol. 8: 105. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.01105

105.
1-325.
Другие работы в данной теме:
Контакты
Обратная связь
support@uchimsya.com
Учимся
Общая информация
Разделы
Тесты