The Effect of Climate Change on the Palaeohydrology of Subarctic Permafrost Peatlands in Kola Peninsula, Russia

Pohjoisilla soilla on merkittävä vaikutus globaaliin hiilen kiertoon suuren hiilivarastonsa sekä vuosittaisten hiilidioksidin (CO2) ja metaanin (CH4) virtausten myötä. Ihmisen aiheuttama ilmastonmuutos voi vaikuttaa soiden hiilidynamiikkaan muuttamalla esimerkiksi perustuotantoon liittyviä prosesseja ja kosteusoloja sekä sulattamalla ikiroutaa. Näiden muutosten vaikutusta pohjoisten soiden kykyyn toimia tulevaisuuden hiilinieluina ei vielä tarkoin tunneta, mutta erityisesti soiden kosteusolojen muutoksilla voi olla merkittävä vaikutus hiilinielun tehokkuuteen. Tässä pro gradu -tutkielmassa tarkastelen viime vuosisatojen paleohydrologiaa ja turpeen kertymistä Lovozeron ikiroutasuoalueella Kuolan niemimaalla Venäjällä. Käytän kuoriamebojen fossiileja historiallisten kosteusmuutosten indikaattoreina. Muita tutkimusmenetelmiä ovat detrended correspondence – analyysi sekä radiohiili 14C ja lyijyisotoopin 210Pb ajoitukset. Muiden tutkimusryhmän jäsenten tuottamat kasvimakrofossiili- ja hiilikertymäaineistot toimivat omia tuloksiani tukevina aineistoina. Tulokset osoittavat, että eri tutkimusalueiden hydrologiset muutokset ja turpeen kertymisen nopeus erosivat toisistaan menneiden ilmastovaihteluiden aikana. Tämä viittaa siihen, että muutokset johtuvat enemminkin soiden sisäisistä prosesseista kuin ilmastosta. Kuitenkin kaikissa kolmessa suokohteessa oli havaittavissa kuivumista ja turpeen kertymisen kiihtymistä viimeisen vuosisadan aikana. Lisäksi kaikissa kohteissa on tapahtunut muutos kosteampiin olosuhteisiin viimeisen vuosikymmenen aikana. Tämä kosteuden lisääntyminen voi mahdollisesti johtua ikiroudan sulamisen kiihtymisestä. Kuoriameba-aineistossa havaittiin myös miksotrofisten kuoriamebojen määrän lisääntyminen pintakerroksissa. Tämä on saattanut edistää nopeaa turpeen kertymistä suon pintaosissa. Lovozeron soiden toisistaan poikkeavat historiat sekä viime vuosisadan kehityskulku kohti kuivempia olosuhteita vastaavat muilta pohjoisilta soilta saatuja tuloksia. Viimeaikainen muutos kosteampiin olosuhteisiin poikkeaa kuitenkin muualta pohjoisilta alueilta tehdyistä havainnoista. Vaikuttaa siis siltä, että ilmastonmuutoksen aiheuttamat muutokset soiden hydrologiaan ja/tai turpeen ja hiilen kertymiseen eivät välttämättä ole kaikkialla yhteneviä. Näin ollen lisätutkimuksia edelleen tarvitaan erilaisten suovasteiden tarkempaan selvittämiseen.Northern peatlands have a major role in the global carbon cycle due to their carbon stocks and fluxes of carbon dioxide (CO2) and methane (CH4). Anthropogenic climate change may affect peatland carbon dynamics through changes in e.g. primary production, hydrology, and permafrost dynamics. It is uncertain whether these changes will lead to northern peatlands becoming significant sources of carbon to the atmosphere. Changes in moisture conditions especially can be an important factor in determining the carbon sink potential of northern peatlands. In this thesis I examine the palaeohydrology and peat accumulation over the past centuries in a permafrost peatland complex in Lovozero, Kola Peninsula, Russia. I used testate amoebae as a proxy of past changes in moisture conditions. Other study methods used here are detrended correspondence analysis (DCA) and 14C and 210Pb dating. The results were also supplemented with plant macrofossil and carbon accumulation data provided by other members of the research team. The results show varying responses of the peatland hydrology and peat accumulation to the past climatic shifts, suggesting that the changes have been driven more by autogenic factors rather than climate. However, all three sites indicated a drying trend and an increased peat accumulation for the last century. Yet, the last decade is charachterised by a wet shift. The wet shifts suggest that the peatlands may have crossed a threshold where increased evapotranspiration is exceeded by increased moisture due to thawing permfrost. The surface peat layers of all three sites were dominated by mixotrophic testate amoebae, which may have contributed to the high peat accumulation. The inconsistency of past successional pathways identified at Lovozero peatlands and the drying trend over the past century correspond to the previous studies from northern peatlands elsewhere. However, the most recent surface wetting during the last decade differs from what has been reported for the other northern sites. This suggests that the response mechanisms of peatlands to the anthropogenic climate change may not be uniform. Thus, further research is inevitably needed to increase our understanding of peatland-climate intercations