Dynamics of vegetation cover of cryolithozone water bodies due to climate change and flow regulation on the example of the Lower Kolyma Valley

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The analysis of materials of researches conducted by E.R. Trufanova in 1966–1969 on aquatic vascular plants of water bodies of the lower reaches of the Kolyma River, original data collected in 2015 and 2020, and multi-temporal satellite images showed a number of changes in the vegetation cover of water bodies. Seven species previously reported for the studied lakes were not found and 10 taxa not recorded or not recognized were found. A scheme for identification the successional stage of water bodies is proposed. Most of the studied water bodies are in the “old” stage. The greatest diversity of aquatic plants is characteristic for the stage “mature lakes” and “old lakes with a single water area”. The example of Zhirkovo 1 Lake showed that for >50 years it has remained at the same stage of development, but the species composition has changed significantly (KJ = 0.41). While maintaining the current trends of climate change (increase in average annual temperature and precipitation), the studied water bodies will continue unidirectional aging and overgrowing, which will be accompanied by a decrease in depths and a gradual decrease in species diversity of aquatic plants. The old lakes of low and middle floodplain level can be in a state of dynamic equilibrium for a longer period of time and maintain high diversity of aquatic vascular plants due to periodic flushing by flood waters, while their drainage will occur more frequently.

Full Text

Restricted Access

About the authors

E. V. Chemeris

Papanin Institute for Biology of Inland Waters, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: lechem@ibiw.ru
Russian Federation, Borok, Nekouzskii raion, Yaroslavl oblast

O. A. Mochalova

Institute of Biological Problems of the North, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences

Email: lechem@ibiw.ru
Russian Federation, Magadan

D. Yu. Efimov

Papanin Institute for Biology of Inland Waters, Russian Academy of Sciences

Email: lechem@ibiw.ru
Russian Federation, Borok, Nekouzskii raion, Yaroslavl oblast

O. G. Grishutkin

Papanin Institute for Biology of Inland Waters, Russian Academy of Sciences

Email: lechem@ibiw.ru
Russian Federation, Borok, Nekouzskii raion, Yaroslavl oblast

N. K. Konotop

Papanin Institute for Biology of Inland Waters, Russian Academy of Sciences

Email: lechem@ibiw.ru
Russian Federation, Borok, Nekouzskii raion, Yaroslavl oblast

Yu. S. Vinogradova

Papanin Institute for Biology of Inland Waters, Russian Academy of Sciences

Email: lechem@ibiw.ru
Russian Federation, Borok, Nekouzskii raion, Yaroslavl oblast

A. A. Bobrov

Papanin Institute for Biology of Inland Waters, Russian Academy of Sciences

Email: bobrov@ibiw.ru
Russian Federation, Borok, Nekouzskii raion, Yaroslavl oblast

References

  1. Алексеевский Н.И., Магрицкий Д.В., Михайлов В.Н. 2015. Антропогенные и естественные изменения гидрологических ограничений для природопользования в дельтах рек Российской Арктики // Водное хозяйство России. № 1. С. 14.
  2. Алфимов А.В., Берман Д.И. 2014. Влияние Колымской ГЭС на пойменные экосистемы Сеймчанского участка заповедника “Магаданский” // Вестн. СВНЦ ДВО РАН. № 1. С. 25.
  3. Бобров А.А., Мочалова О.А. 2017. Водные сосудистые растения долины Колымы: разнообразие, распространение, условия обитания // Бот. журн. Т. 102. № 10. С. 1347. https://doi.org/10.1134/S0006813617100015
  4. Варгот Е.В. 2014. Динамика растительного покрова некоторых озер Мордовского государственного природного заповедника им. П.Г. Смидовича // Тр. Мордов. гос. природного заповедника им. П.Г. Смидовича. Вып. 12. С. 279.
  5. Веремеева А.А. 2017. Формирование и современная динамика озерно-термокарстового рельефа тундровой зоны Колымской низменности по данным космической съемки: Дис. … канд. геогр. наук. 25.00.25. Пущино. 128 с.
  6. Гоголева П.А., Стручкова С.Г., Федорова Е.Д. 2016. Физико-географические условия развития аласных форм рельефа и закономерности распределения растительности // Успехи современного естествознания. № 12. С. 368.
  7. Гидрометцентр России. 2024. URL: https://meteoinfo.ru/pogoda/russia/republic-saha-yakutia/ojmjakon (Дата доступа 20.02.2024).
  8. Десяткин Р.В. 2020. Особенности почвообразования в аласных ландшафтах криолитозоны // Вестн. РАН. Т. 90. № 2. С. 160. https://doi.org/10.31857/S0869587320020024
  9. Десяткин Р.В., Десяткин А.Р. 2019. Влияние увеличения глубины деятельного слоя почвы на изменение водного баланса в криолитозоне // Почвоведение. № 11. C. 1393. https://doi.org/10.1134/S0032180X19110030
  10. Егорова Г.Н. 1984. Морфолитосистемы и ландшафтная структура (на примере бассейна р. Омолон). Владивосток: ДВНЦ АН СССР.
  11. Жирков И.И. 2014. Схема лимногенетической классификации озер Северо-Востока России // Уч. зап. Рос. гос. гидрометеорол. ун-та. № 34. С. 18.
  12. Зуб Л.Н., Прокопук М.С., Погорелова Ю.В. 2018. В. Оценка категорий редкости высших водных растений // Биология внутр. вод. № 1. С. 39. https://doi.org/10.7868/S0320965218010059
  13. Каплина Т.Н. 2009. Аласные комплексы Северной Якутии // Криосфера Земли. № 4. С. 3.
  14. Катанская В.М. 1981. Высшая водная растительность континентальных водоемов СССР. Методы изучения. Л.: Наука.
  15. Кочеткова А.И., Брызгалина Е.С., Калюжная И.Ю. и др. 2018. Динамика зарастания Цимлянского водохранилища // Принципы экологии. № 1. С. 60. https://doi.org/10.15393/j1.art.2018.7202
  16. Кравцова В.И., Родионова Т.В. 2016. Исследование динамики площади и количества термокарстовых озер в различных районах криолитозоны России по космическим снимкам // Криосфера Земли. Т. 20. № 1. С. 81.
  17. Лащинский Н.Н. 2018. Сукцессионные системы растительного покрова различных геоморфологических уровней в дельте р. Лены // Экология и география растений и растительных сообществ: Матер. IV междунар. науч. конф. (Екатеринбург, 16–19 апреля 2018 г.). Екатеринбург: Изд-во Уральск. ун-та, Гуманитарный ин-т. С. 497.
  18. Лобанов В.А., Кириллина К.С. 2019. Современные и будущие изменения климата Республики Саха (Якутия). СПб.: РГГМУ.
  19. Магрицкий Д.В., Фролова Н.Л., Агафонова С.А. и др. 2022. Гидрологические условия в устье реки Колымы летом 2019 года // Вестн. Москов. ун-та. Сер. 5. Геогр. № 1. С. 134.
  20. Маслаков А.А., Рузанов В.Т., Федоров-Давыдов Д.Г. и др. 2017. Сезонное протаивание пород в Берингии на фоне современных климатических изменений // Arctic Environ. Res. Т. 17. № 4. С. 283. https://doi.org/10.17238/issn2541-8416.2017.17.4.283
  21. Мякишева Н.В. 2009. Многокритериальная классификация озер. СПб.: РГГМУ.
  22. Обручев С.В. 1930. Геоморфологическое исследование р. Колымы в 1929 г. // Изв. АН СССР. VII серия. Отделение физико-математических наук. Вып. 6. С. 559.
  23. Определитель высших растений Якутии. 2020. М.: КМК; Новосибирск: Наука.
  24. Панин Г.Н., Соломонова И.В., Выручалкина Т.Ю. 2009. Климатические тенденции в средних и высоких широтах Северного полушария // Водн. ресурсы. Т. 36. № 6. С. 743.
  25. Панюкова Е.В., Тетерюк Б.Ю., Панюков А.А. 2023. Структурные особенности зарастания водохранилищ бассейна реки Вычегда (Республика Коми) // Бот. журн. Т. 108. № 11. С. 980. https://doi.org/10.31857/S0006813623110078
  26. Папченков В.Г. 2001. Растительный покров водоемов и водотоков Среднего Поволжья. Ярославль: ЦПМ МУБ и НТ.
  27. Поддубный С.А., Чемерис Е.В., Кутузов А.В. и др. 2022. Динамика высшей водной растительности защищенного мелководья в связи с уровнем воды в Волжском плесе Рыбинского водохранилища // Биология внутр. вод. № 2. C. 136. https://doi.org/10.31857/S0320965222020085
  28. Разнообразие растительного мира Якутии. 2005. Новосибирск: Изд-во СО РАН.
  29. Распопов И.М. 1985. Высшая водная растительность больших озер Северо-Запада СССР. Л.: Наука.
  30. Республика Саха (Якутия): комплексный атлас. 2009. Якутск: ФГУП “Якутское аэрогеодезическое предприятие”.
  31. Ресурсы поверхностных вод СССР. Т. 19. Северо-Восток. 1969. Л.: Гидрометеоиздат.
  32. Соловьев П.А. 1959. Криолитозона северной части Лено-Амгинского междуречья. М.: Изд-во АН СССР.
  33. Справочно-информационный портал “Погода и климат”. 2004–2024. [Электронный ресурс] URL: http://www.pogodaiklimat.ru (Accessed on 20.02.2024).
  34. Труфанова Е.Р. 1967. Цветковые растения водоемов Якутии и их хозяйственное использование // Любите и охраняйте природу Якутии. Якутск. C. 139.
  35. Труфанова Е.Р. 1968. Кормовые растения ондатры в озерах долины р. Колымы // Тез. докл. совещ. по вопросам изучения и освоения растительных ресурсов СССР. Новосибирск. С. 220.
  36. Труфанова Е.Р. 1970. Растительность озер Колымо-Индигирской низменности. Отчет о научно-исследовательских работах за 1966–1970 гг. Российская академия наук. Якутск.
  37. Труфанова Е.Р. 1972a. Растительность озер долины среднего течения реки Колымы // Почвенные и ботанические исследования в Якутии. Якутск. С. 110.
  38. Труфанова Е.Р. 1972б. Некоторые сведения об использовании ондатрой водной и прибрежной растительности колымских озер // Природа Якутии и ее охрана: Матер. VI Респ. совещ. по охране природы Якутии. Якутск. С. 130.
  39. Ушаков М.В. 2020. Прогноз сроков замерзания реки Колыма у города Среднеколымск на основе предыстории в 1950–2018 годах // Геополитика и экогеодинамика регионов. Т. 6(16). Вып. 4. С. 191.
  40. Ушаков М.В., Лебедева Л.С. 2016. Климатические изменения режима формирования притока воды в Колымское водохранилище // Научные ведомости БелГУ. Сер. Естественные науки. № 25(246). Вып. 37. С. 120.
  41. Чекалдин Ю.Н. 2018. Влияние гидрологических условий Усть-Среднеканского водохранилища на запасы водных биоресурсов реки Колыма // Вопр. рыболовства. Т. 19. № 1. С. 73.
  42. Чемерис Е.В., Кутузов А.В., Ефимов Д.Ю., Гришуткин О.Г. 2020. Изменение растительного покрова оз. Плещеево (Ярославская обл.) с 1899 по 2017 гг. // Тр. Института биологии внутренних вод РАН. Вып. 90(93). С. 33. https://doi.org/10.24411/0320-3557-2020-10011
  43. Шерстюков Б.Г. 2024. Сезонные особенности изменений климата за 1976–2011 годы // Всероссийский научно-исследовательский институт гидрометеорологической информации – Мировой центр данных. http://meteo.ru/component/content/article/120-monitoring-klimata-rossii/256-sezonnye-sobennosti-izmenenij-klimata-za-1976-2011-gody (Доступ 16.02.2024).
  44. Arts G.H.P., van der Velde G., Roelofs J.G.M., van Swaay C.A.M. 1990. Successional changes in the soft-water macrophyte vegetation of sub Atlantic sandy lowland regions during this century // Freshwater Biol. V. 24. P. 287.
  45. Bobrov A.A., Volkova P.A., Mochalova O.A., Chemeris E.V. 2023. High diversity of aquatic Sparganium (Xanthosparganium, Typhaceae) in North Eurasia is mostly explained by recurrent hybridization // Perspect. Plant Ecol. Evol. Syst. V. 60. P. 125746. https://doi.org/10.1016/j.ppees.2023.125746
  46. Chen Y., Cheng X., Liu A. et al. 2023. Tracking lake drainage events and drained lake basin vegetation dynamics across the Arctic // Nature Communications. V. 14. Р. 7359. https://doi.org/10.1038/s41467-023-43207-0
  47. Egertson C.J., Kopaska J.A., Downing J.A. 2004. A century of change in macrophyte abundance and composition in response to agricultural eutrophication // Hydrobiologia. V. 524. P. 145.
  48. Fick S.E., Hijmans R.J. 2017. WorldClim 2: new 1 km spatial resolution climate surfaces for global land areas // Int. J. Climatology. V. 37. № 12. P. 4302. [Электронный ресурс] URL: https://www.worldclim.org/data/worldclim21.html (Accessed on 20.02.2024).
  49. Hammer Ø., Harper D.A.T., Ryan P.D. 2001. PAST: Paleontological Statistics Software Package for Education and Data Analysis // Palaeontologia Electronica. V. 4. № 1. P. 9.
  50. Legendre P., Legendre L. 1998. Numerical Ecology. Elsevier.
  51. Midwood J.D., Chow-Fraser P. 2012. Changes in aquatic vegetation and fish communities following 5 years of sustained low water levels in coastal marshes of eastern Georgian Bay, Lake Huron // Global Change Biol. V. 18. P. 93. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2011.02558.x
  52. NASA Official: Paul Stackhouse Jr., Ph.D. Version: 1.0 Last Modified: 2021/12/15 [Электронный ресурс] URL: https://power.larc.nasa.gov (Accessed on 20.02.2024).
  53. Romanovsky V.E., Drozdov D.S., Oberman N.G. et al. 2010. Thermal state of permafrost in Russia // Permafrost and Periglac. Process. V. 21. P. 136. https://doi.org/10.1002/ppp.683
  54. Tan W., Xing J., Yang S. et al. 2020. Long-term aquatic vegetation dynamics in Longgan lake using Landsat Time Series and their responses to water level fluctuation // Water. V. 12. P. 21. https://doi.org/10.3390/w12082178
  55. Zhao K., Zhou Y., Jiang Z. et al. 2017. Changes of aquatic vegetation in Lake Taihu since 1960s // J. Lake Sci. V. 29(2). P. 351. https://doi.org/10.18307/2017.0211

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Supplementary material 1
Download (693KB)
Indexing metadata
3. Supplementary material 2
Download (3MB)
Indexing metadata
4. Fig. 1. The study area in the Asian part of Russia (a), in the middle and lower reaches of the Kolyma River (b), Lake Zhirkovo 1 (No. 14) in the floodplain section (c).

Download (349KB)
Indexing metadata
5. Fig. 2. Average annual air temperature at an altitude of 2 m in Srednekolymsk from 1948 to 2014.

Download (292KB)
Indexing metadata
6. Fig. 3. Average soil temperature during the year at a depth of 1–2 m in Srednekolymsk (1) and Chersky (2) in 2023.

Download (51KB)
Indexing metadata
7. Fig. 4. Average annual precipitation in Srednekolymsk from 1940 to 2021.

Download (199KB)
Indexing metadata
8. Fig. 5. An example of changes in the size of lakes (decrease (a) and increase (b)) in the lower reaches of the Kolyma River from 1970 to 2020.

Download (1MB)
Indexing metadata
9. Fig. 6. Changes in the distribution of aquatic plants in the profile of Lake Zhirkovo 1. The original profile is taken from the work (Trufanova, 1970).

Download (187KB)
Indexing metadata
10. Fig. 7. Change in the number of species and the ratio of ecological groups of aquatic vascular plants at different age stages of reservoirs. Here and in Fig. 8: II – young lake, III – mature, IVa – old with a single water surface, IVb – old residual. 1 – hydrophytes, 2 – hygrohydrophytes, 3 – hydrohygrophytes, 4 – hygrophytes, 5 – number of species.

Download (70KB)
Indexing metadata
11. Fig. 8. Canonical analysis of the correspondence of the floristic composition of the studied reservoirs along the analyzed ecological gradients. Axis 1 – 25.25%, p = 0.019; axis 2 – 18.13%, p = 0.007.

Download (159KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 The Russian Academy of Sciences