2411-3336 2541-9404 Записки Горного института Journal of Mining Institute Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University FFIAEM pmi-16763 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/16763 Геотехнология и инженерная геология Geotechnical Engineering and Engineering Geology Assessment of carbon deposition rates by bottom sediments of small lakes in the south of Western Siberia Оценка скоростей депонирования углерода донными отложениями малых озер юга Западной Сибири Malov Georgii I. Малов Г. И. Malov Georgii I. malovgi@igm.nsc.ru 0000-0002-4150-4171 Институт геологии и минералогии им. В.С.Соболева СО РАН (Новосибирск, Россия) V.S.Sobolev Institute of Geology and Mineralogy SB RAS (Novosibirsk, Russia) Strakhovenko Vera D. Страховенко В. Д. Strakhovenko Vera D. strahova@igm.nsc.ru 0000-0003-1350-2045 Институт геологии и минералогии им. В.С.Соболева СО РАН (Новосибирск, Россия) V.S.Sobolev Institute of Geology and Mineralogy SB RAS (Novosibirsk, Russia) Ovdina Ekaterina A. Овдина Е. А. Ovdina Ekaterina A. ovdina@igm.nsc.ru 0000-0002-4920-8860 Институт геологии и минералогии им. В.С.Соболева СО РАН (Новосибирск, Россия) V.S.Sobolev Institute of Geology and Mineralogy SB RAS (Novosibirsk, Russia) Malov Viktor I. Малов В. И. Malov Viktor I. Malov@igm.nsc.ru 0000-0002-2175-3971 Институт геологии и минералогии им. В.С.Соболева СО РАН (Новосибирск, Россия) V.S.Sobolev Institute of Geology and Mineralogy SB RAS (Novosibirsk, Russia) 11 06 2026 2026 280 1 13 16 06 2025 04 03 2026 30 06 2026 © 2026 Г. И. Малов, В. Д. Страховенко, Е. А. Овдина, В. И. Малов © 2026 Georgii I. Malov, Vera D. Strakhovenko, Ekaterina A. Ovdina, Viktor I. Malov 2026 Г. И. Малов, В. Д. Страховенко, Е. А. Овдина, В. И. Малов Georgii I. Malov, Vera D. Strakhovenko, Ekaterina A. Ovdina, Viktor I. Malov Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0) https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/16763

Исследование посвящено количественной оценке скоростей депонирования органического углерода (Сорг) в донных отложениях малых озер, расположенных на юге Западной Сибири. Изученные водоемы охватывают широкий спектр ландшафтно-климатических условий и типов седиментационных обстановок. Несмотря на локальные размеры, малые озера региона демонстрируют исключительно высокую эффективность долговременного захоронения углерода. Показано, что их способность аккумулировать Сорг сопоставима или даже превышает аналогичные показатели таких признанных углеродных депо, как болота и морские шельфы. В основе работы лежит комплексный анализ донных отложений, включающий радиометрическое датирование (Pb-210, Cs-137) для определения скоростей осадконакопления и возраста слоев, а также морфологический, элементный (CHNS-анализ) и рентгенофазовый анализы. По полученным данным выявлено, что средняя скорость депонирования Сорг в исследованных озерах достигает 462±29 г/м2 в год. Установлено, что основная часть углерода (> 50 % в большинстве случаев) аккумулируется именно в форме органического вещества даже в озерах с интенсивным внутриводоемным (аутигенным) карбонатообразованием. Исследование выявило основные факторы, контролирующие углеродонакопление: продуктивность водных сообществ (фито- и зоопланктон, макрофиты), общая скорость седиментации, зольность осадков (доля минеральной составляющей) и локальные морфометрические особенности озер (глубина, форма котловины). Отсутствие четкой зависимости скоростей депонирования углерода от ландшафтной зональности подчеркивает критическую важность учета локальных условий при моделировании вклада малых озер в глобальный углеродный цикл. Полученные результаты существенно восполняют пробелы региональной углеродной оценки и доказывают значимость малых озер юга Западной Сибири как высокоэффективных и устойчивых природных депо органического углерода в условиях континентального осадконакопления.

The study is devoted to the quantitative assessment of organic carbon (Corg) deposition rates in the bottom sediments of small lakes located in the south of Western Siberia. The studied water bodies cover a wide range of landscape-climatic conditions and types of sedimentation environments. Despite their local dimensions, the small lakes of the region demonstrate exceptionally high efficiency of long-term carbon burial. It is shown that their capacity to accumulate Corg is comparable to or even exceeds that of such recognized carbon depots as bogs and marine shelves. The work is based on a comprehensive analysis of bottom sediments, including radiometric dating (Pb-210, Cs-137) to determine sedimentation rates and layer ages, as well as morphological, elemental (CHNS analysis), and X-ray diffraction analyses. According to the obtained data, the average Corg deposition rate in the studied lakes reaches 462±29 g/m2 per year. It has been established that the majority of carbon (> 50 % in most cases) accumulates specifically in the form of organic matter, even in lakes with intensive intra-basin (authigenic) carbonate formation. The study revealed the main factors controlling carbon accumulation: productivity of aquatic communities (phytoplankton, zooplankton, macrophytes), total sedimentation rate, sediment ash content (mineral fraction proportion), and local morphometric features of the lakes (depth, basin shape). The absence of a clear dependence of carbon deposition rates on landscape zonality underscores the critical importance of considering local conditions when modeling the contribution of small lakes to the global carbon cycle. The obtained results substantially fill gaps in regional carbon assessment and prove the significance of small lakes in the south of Western Siberia as highly efficient and stable natural depots of organic carbon under conditions of continental sedimentation.

 Ключевые слова сапропель донные отложения малые озера депонирование углерода карбонатный углерод карбонаты Keywords sapropel bottom sediments small lakes carbon deposition carbonate carbon carbonates Работа выполнена по Государственному заданию ИГМ СО РАН FWZN-2026-0008. Work was carried out under the State assignment of IGM SB RAS FWZN-2026-0008. Friedlingstein P., O’Sullivan M., Jones M.W. et al. Global Carbon Budget 2024 // Earth System Science Data. 2025. Vol. 17. Iss. 3. P. 965-1039. DOI: 10.5194/essd-17-965-2025 Friedlingstein P., O’Sullivan M., Jones M.W. et al. Global Carbon Budget 2024. Earth System Science Data. 2025. Vol. 17. Iss. 3, p. 965-1039. DOI: 10.5194/essd-17-965-2025 Weifeng Xu, Yaofei Cheng, Mengyuan Luo et al. Progress and Limitations in Forest Carbon Stock Estimation Using Remote Sensing Technologies: A Comprehensive Review // Forests. 2025. Vol. 16. Iss. 3. № 449. DOI: 10.3390/f16030449 Weifeng Xu, Yaofei Cheng, Mengyuan Luo et al. Progress and Limitations in Forest Carbon Stock Estimation Using Remote Sensing Technologies: A Comprehensive Review. Forests. 2025. Vol. 16. Iss. 3. N 449. DOI: 10.3390/f16030449 Mendonça R., Müller R.A., Clow D. et al. Organic carbon burial in global lakes and reservoirs // Nature Communications. 2017. Vol. 8. № 1694. DOI: 10.1038/s41467-017-01789-6 Mendonça R., Müller R.A., Clow D. et al. Organic carbon burial in global lakes and reservoirs. Nature Communications. 2017. Vol. 8. N 1694. DOI: 10.1038/s41467-017-01789-6 Casas-Ruiz J.P., Bodmer P., Bona K.A. et al. Integrating terrestrial and aquatic ecosystems to constrain estimates of land-atmosphere carbon exchange // Nature Communications. 2023. Vol. 14. № 1571. DOI: 10.1038/s41467-023-37232-2 Casas-Ruiz J.P., Bodmer P., Bona K.A. et al. Integrating terrestrial and aquatic ecosystems to constrain estimates of land-atmosphere carbon exchange. Nature Communications. 2023. Vol. 14. N 1571. DOI: 10.1038/s41467-023-37232-2 Ljung K., Lin S. Organic Carbon Burial in Constructed Ponds in Southern Sweden // Earth Science, Systems and Society. 2023. Vol. 3. Iss. 1. № 10061. DOI: 10.3389/esss.2023.10061 Ljung K., Lin S. Organic Carbon Burial in Constructed Ponds in Southern Sweden. Earth Science, Systems and Society. 2023. Vol. 3. Iss. 1. N 10061. DOI: 10.3389/esss.2023.10061 Cael B.B., Seekell D.A. Simple model of morphometric constraint on carbon burial in boreal lakes // Frontiers in Environmental Science. 2023. Vol. 11. № 1101332. DOI: 10.3389/fenvs.2023.1101332 Cael B.B., Seekell D.A. Simple model of morphometric constraint on carbon burial in boreal lakes. Frontiers in Environmental Science. 2023. Vol. 11. N 1101332. DOI: 10.3389/fenvs.2023.1101332 Chmiel H.E., Kokic J., Denfeld B.A. et al. The role of sediments in the carbon budget of a small boreal lake // Limnology and Oceanography. 2016. Vol. 61. Iss. 5. P. 1814-1825. DOI: 10.1002/lno.10336 Chmiel H.E., Kokic J., Denfeld B.A. et al. The role of sediments in the carbon budget of a small boreal lake. Limnology and Oceanography. 2016. Vol. 61. Iss. 5, p. 1814-1825. DOI: 10.1002/lno.10336 Beilman D.W., MacDonald G.M., Smith L.C., Reimer P.J. Carbon accumulation in peatlands of West Siberia over the last 2000 years // Global Biogeochemical Cycles. 2009. Vol. 23. Iss. 1. № GB1012. DOI: 10.1029/2007GB003112 Beilman D.W., MacDonald G.M., Smith L.C., Reimer P.J. Carbon accumulation in peatlands of West Siberia over the last 2000 years. Global Biogeochemical Cycles. 2009. Vol. 23. Iss. 1. N GB1012. DOI: 10.1029/2007GB003112 Головацкая Е.А., Дюкарев Е.А., Веретенникова Е.Э. и др. Оценка динамики баланса углерода в болотах южно-таежной подзоны Западной Сибири (Томская область) // Почвы и окружающая среда. 2022. Т. 5. № 4. № e194. DOI: 10.31251/pos.v5i4.194 Golovatskaya Е.A., Dyukarev E.A., Veretennikova E.E. et al. Evaluation of the dynamics of the carbon balance for peatlands of the southern-taiga subzone of West Siberia (Tomsk region). The Journal of Soils and Environment. 2022. Vol. 5. N 4. N e194 (in Russian). DOI: 10.31251/pos.v5i4.194 Polishchuk Y.M., Bogdanov A.N., Polishchuk V.Y. et al. Size Distribution, Surface Coverage, Water, Carbon, and Metal Storage of Thermokarst Lakes in the Permafrost Zone of the Western Siberia Lowland // Water. 2017. Vol. 9. Iss. 3. № 228. DOI: 10.3390/w9030228 Polishchuk Y.M., Bogdanov A.N., Polishchuk V.Y. et al. Size Distribution, Surface Coverage, Water, Carbon, and Metal Storage of Thermokarst Lakes in the Permafrost Zone of the Western Siberia Lowland. Water. 2017. Vol. 9. Iss. 3. N 228. DOI: 10.3390/w9030228 Kuhn M.A., Varner R.K., Bastviken D. et al. BAWLD-CH4: a comprehensive dataset of methane fluxes from boreal and arctic ecosystems // Earth System Science Data. 2021. Vol. 13. Iss. 11. P. 5151-5189. DOI: 10.5194/essd-13-5151-2021 Kuhn M.A., Varner R.K., Bastviken D. et al. BAWLD-CH4: a comprehensive dataset of methane fluxes from boreal and arctic ecosystems. Earth System Science Data. 2021. Vol. 13. Iss. 11, p. 5151-5189. DOI: 10.5194/essd-13-5151-2021 Morris J., Sokolov A., Reilly J. et al. Quantifying both socioeconomic and climate uncertainty in coupled human–Earth systems analysis // Nature Communications. 2025. Vol. 16. № 2703. DOI: 10.1038/s41467-025-57897-1 Morris J., Sokolov A., Reilly J. et al. Quantifying both socioeconomic and climate uncertainty in coupled human–Earth systems analysis. Nature Communications. 2025. Vol. 16. N 2703. DOI: 10.1038/s41467-025-57897-1 Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1 000 000. Серия Алтае-Саянская. Лист N-44 – Новосибирск. Объяснительная записка. СПб: ВСЕГЕИ, 2015. 392 с. State Geological Map of the Russian Federation. Scale 1:1,000,000. Seriya Altae-Sayanskaya. List N-44 – Novosibirsk. Obyasnitelnaya zapiska. St. Petersburg: VSEGEI, 2015, p. 392 (in Russian). Страхов Н.М. Основы теории литогенеза. В 3 томах. Т. 1. Типы литогенеза и их размещение на поверхности земли. М.: Изд-во Академии наук СССР, 1960. 212 с. Strakhov N.M. Fundamentals of the Lithogenesis Theory. In 3 volumes. Vol. 1. Types of Lithogenesis and Their Distribution on the Earth's Surface. Moscow: Izd-vo Akademii nauk SSSR, 1960, p. 212 (in Russian). Страховенко В.Д., Овдина Е.А., Малов Г.И. и др. Генезис органоминеральных отложений озер центральной части Барабинской низменности (юг Западной Сибири) // Геология и геофизика. 2019. Т. 60. № 9. С. 1231-1243. DOI: 10.15372/GiG2019093 Strakhovenko V.D., Ovdina E.A., Malov G.I. et al. Genesis of Organomineral Deposits in Lakes of the Central Part of the Baraba Lowland (South of West Siberia). Russian Geology and Geophysics. 2019. Vol. 60. N 9, p. 978-989. DOI: 10.15372/GiG2019093 Страховенко В.Д., Овдина Е.А., Маликова И.Н., Малов Г.И. Радиационная оценка сапропелевых отложений малых озер Барабинской низменности и Кулундинской равнины (Западная Сибирь) // Геохимия. 2022. Т. 67. № 8. С. 787-804. DOI: 10.31857/S0016752522080088 Strakhovenko V.D., Ovdina E.A., Malikova I.N., Malov G.I. Radioactivity Assessment of Sapropel Sediments in Small Lakes in the Baraba Lowland and Kulunda Plain, West Siberia. Geochemistry International. 2022. Vol. 60. N 8, p. 792-807. DOI: 10.1134/S0016702922080080 Страховенко В.Д., Малов Г.И., Овдина Е.А., Малов В.И. Минеральный состав и условия формирования донных отложений малых озер плато Укок (Горный Алтай) // Геоморфология и палеогеография. 2023. Т. 54. № 4. С. 207-225. DOI: 10.31857/S2949178923040138 Strahovenko V.D., Malov G.I., Ovdina E.A., Malov V.I. Mineral composition and formation conditions of bottom sediments of the small lakes of The Ukok Plateau (Altai). Geomorfologiya i paleogeografiya. 2023. Vol. 54. N 4, p. 207-225 (in Russian). DOI: 10.31857/S2949178923040138 Appleby P.G., Oldfield F. The calculation of lead-210 dates assuming a constant rate of supply of unsupported 210Pb to the sediment // Catena. 1978. Vol. 5. Iss. 1. P. 1-8. DOI: 10.1016/S0341-8162(78)80002-2 Appleby P.G., Oldfield F. The calculation of lead-210 dates assuming a constant rate of supply of unsupported 210Pb to the sediment. Catena. 1978. Vol. 5. Iss. 1, p. 1-8. DOI: 10.1016/S0341-8162(78)80002-2 Abril-Hernández J.M. 210Pb-dating of sediments with models assuming a constant flux: CFCS, CRS, PLUM, and the novel χ-mapping. Review, performance tests, and guidelines // Journal of Environmental Radioactivity. 2023. Vol. 268-269. № 107248. DOI: 10.1016/j.jenvrad.2023.107248 Abril-Hernández J.M. 210Pb-dating of sediments with models assuming a constant flux: CFCS, CRS, PLUM, and the novel χ-mapping. Review, performance tests, and guidelines. Journal of Environmental Radioactivity. 2023. Vol. 268-269. N 107248. DOI: 10.1016/j.jenvrad.2023.107248 Зауэр E.A. Современные автоматические CHNS/O/X-анализаторы органических соединений // Аналитика и контроль. 2018. Т. 22. № 1. С. 6-19. DOI: 10.15826/analitika.2018.22.1.001 Zauer E.A. Modern automatic CHNS/O/X organic compound analyzers. Analitika i kontrol. 2018. Vol. 22. N 1, p. 6-19 (in Russian). DOI: 10.15826/analitika.2018.22.1.001 Кордэ Н.В. Биостратификация и типология русских сапропелей. М.: Изд-во Академии наук СССР, 1969. 219 с. Korde N.V. Biostratification and Typology of Russian Sapropels. Moscow: Izd-vo Akademii nauk SSSR, 1969, p. 219 (in Russian). Зарубина Е.Ю., Феттер Г.В. К гидролого-гидрохимической характеристике высокогорных озер бассейна реки Мульта (Горный Алтай) // Известия Алтайского отделения Русского географического общества. 2020. Т. 59. № 4. С. 74-82. DOI: 10.24411/2410-1192-2020-15908 Zarubina E.Yu., Fetter G.V. To hydrological and hydrochemical characteristics of high altitude lakes in the river Multa basin (Gorny Altai). Bulletin of the Altay Branch of the Russian Geographical Society. 2020. Vol. 59. N 4, p. 74-82 (in Russian). DOI: 10.24411/2410-1192-2020-15908 Феттер Г.В., Ермолаева Н.И. Влияние абиотических факторов на структуру зоопланктона малых озер юга Западной Сибири // Известия Алтайского отделения Русского географического общества. 2018. Т. 49. № 2. С. 95-103. Fetter G.V., Yermolaeva N.I. The influence of abiotic factors on zooplankton structure in small lakes in South of West Sibiria. Bulletin of the Altay Branch of the Russian Geographical Society. 2018. Vol. 49. N 2, p. 95-103 (in Russian). Downing J.A. Emerging global role of small lakes and ponds: Little things mean a lot // Limnetica. 2010. Vol. 29 (1). P. 9-24. DOI: 10.23818/limn.29.02 Downing J.A. Emerging global role of small lakes and ponds: Little things mean a lot. Limnetica. 2010. Vol. 29 (1). P. 9-24. DOI: 10.23818/limn.29.02 Иванов Д.В., Осмелкин Е.В., Зиганшин И.И. Пространственные закономерности накопления углерода, азота и фосфора в донных отложениях озер Чувашской Республики // Труды Карельского научного центра РАН. 2021. № 4. С. 108-118. DOI: 10.17076/lim1402 Ivanov D.V., Osmelkin E.V., Ziganshin I.I. Spatial regularities of carbon, nitrogen and phosphorus accumulation in lake sediments of the Chuvash Republic. Transactions of the Karelian Research Centre of the Russian Academy of Sciences. 2021. N 4, p. 108-118 (in Russian). DOI: 10.17076/lim1402 Capelle D.W., Kuzyk Z.Z.A., Papakyriakou T. et al. Effect of terrestrial organic matter on ocean acidification and CO2 flux in an Arctic shelf sea // Progress in Oceanography. 2020. Vol. 185. № 102319. DOI: 10.1016/j.pocean.2020.102319 Capelle D.W., Kuzyk Z.Z.A., Papakyriakou T. et al. Effect of terrestrial organic matter on ocean acidification and CO2 flux in an Arctic shelf sea. Progress in Oceanography. 2020. Vol. 185. N 102319. DOI: 10.1016/j.pocean.2020.102319 Jones J.R., Pope-Cole K., Obrecht D.V. et al. Carbon and nutrient sequestration in small impoundments: a regional study with global implications // Inland Waters. 2023. Vol. 13. Iss. 3. P. 374-387. DOI: 10.1080/20442041.2023.2265799 Jones J.R., Pope-Cole K., Obrecht D.V. et al. Carbon and nutrient sequestration in small impoundments: a regional study with global implications. Inland Waters. 2023. Vol. 13. Iss. 3, p. 374-387. DOI: 10.1080/20442041.2023.2265799 Yulai Ji, Jiacong Huang, Qing Zhu et al. Small Ponds as Carbon Emission and Burial Hotspots in Lowland Agricultural Landscape // Earth’s Future. 2025. Vol. 13. Iss. 4. № e2024EF005441. DOI: 10.1029/2024EF005441 Yulai Ji, Jiacong Huang, Qing Zhu et al. Small Ponds as Carbon Emission and Burial Hotspots in Lowland Agricultural Landscape. Earth’s Future. 2025. Vol. 13. Iss. 4. N e2024EF005441. DOI: 10.1029/2024EF005441 Munroe J., Brencher Q. Holocene Carbon Burial in Lakes of the Uinta Mountains, Utah, USA // Quaternary. 2019. Vol. 2. Iss. 1. № 13. DOI: 10.3390/quat2010013 Munroe J., Brencher Q. Holocene Carbon Burial in Lakes of the Uinta Mountains, Utah, USA. Quaternary. 2019. Vol. 2. Iss. 1. N 13. DOI: 10.3390/quat2010013 Skwierawski A. Carbon Sequestration Potential in the Restoration of Highly Eutrophic Shallow Lakes // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2022. Vol. 19. Iss. 10. № 6308. DOI: 10.3390/ijerph19106308 Skwierawski A. Carbon Sequestration Potential in the Restoration of Highly Eutrophic Shallow Lakes. International Journal of Environmental Research and Public Health. 2022. Vol. 19. Iss. 10. N 6308. DOI: 10.3390/ijerph19106308 Jeffries M.J., Gilbert P.J., Taylor S. et al. Organic carbon in British lowland ponds: estimating sediment stocks, possible practical benefits and significant unknowns // Hydrobiologia. 2023. Vol. 850. Iss. 15. P. 3225-3239. DOI: 10.1007/s10750-022-04972-z Jeffries M.J., Gilbert P.J., Taylor S. et al. Organic carbon in British lowland ponds: estimating sediment stocks, possible practical benefits and significant unknowns. Hydrobiologia. 2023. Vol. 850. Iss. 15, p. 3225-3239. DOI: 10.1007/s10750-022-04972-z Таран О.П., Болтенков В.В., Ермолаева Н.И. и др. Взаимосвязь химического состава органического вещества озерных систем и генезиса сапропелей // Геохимия. 2018. № 3. С. 269-279. DOI: 10.7868/S001675251803007X Taran O.P., Boltenkov V.V., Ermolaeva N.I. et al. Relations between the Chemical Composition of Organic Matter in Lacustrine Ecosystems and the Genesis of Their Sapropel. Geochemistry International. 2018. Vol. 56. N 3, p. 256-265. DOI: 10.1134/S0016702918030096 Бабиков Б.В., Кобак К.И. Поглощение атмосферного углекислого газа болотными экосистемами территории России в голоцене. Проблемы заболачивания // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2016. № 1. С. 9-36. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2016.1.9 Babikov B.V., Kobak K.I. Absorption of Atmospheric Carbon Dioxide by the Wetland Ecosystems of Russia in Holocene. The Problems of Рaludification. Lesnoy zhurnal. 2016. N 1, p. 9-36 (in Russian). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2016.1.9 Лапшина Е.Д. Растительность болот юго-востока Западной Сибири. Ханты-Мансийск: Югорский государственный университет, 2010. 184 с. Lapshina E.D. Vegetation of Bogs in the Southeast of Western Siberia. Khanty-Mansiisk: Yugorskii gosudarstvennyi universitet, 2010, p. 184 (in Russian).