Учёные обнаружили «горячие углеродные точки» в Арктике

Почвоведы Томского государственного университета (ТГУ) совместно с коллегами из Франции и Геологического института РАН провели масштабное исследование высыхающих озёр в Арктической зоне РФ. Учёные изучали остаточные малые озёра в чашах обмелевших термокарстовых водоёмов — тех, что образовались из‑за проседания почвы при таянии подземных льдов.

Как пояснил один из авторов исследования, заведующий лабораторией БиоГеоКлим ТГУ Сергей Лойко, многие такие мелководные озёра (глубиной 1–2 метра) в последние десятилетия активно мелеют и «утекают» в реки из‑за разрушения оттаивающих берегов, передают АК&М.

Цель работы состояла в том, чтобы количественно оценить, как дренаж термокарстового озера влияет на:

• концентрации и выбросы парниковых газов;
• распределение элементов в остаточных водоёмах на территориях с разной площадью покрытия многолетнемёрзлыми породами.

В ходе исследования специалисты сравнивали остаточные водоёмы разного возраста (от недавно осушенных до обмелевших более сотни лет назад) с «нетронутыми» зрелыми термокарстовыми озёрами. Они измеряли:

• концентрации растворённых CO2​ и CH4​;
• потоки CO2​ с поверхности воды;
• содержание растворённого органического и неорганического углерода;
• уровни около 40 основных и микроэлементов.

Результаты показали, что потоки углекислого газа с поверхности обмелевших водоёмов варьируются от 0,1 до 2,0 г углерода CO2​ на квадратный метр в сутки — это значительная величина, не зависящая напрямую от времени, прошедшего после обмеления, или степени покрытия водосбора мерзлотой. Как отметил заведующий лабораторией почвоведения НИИ ББ ТГУ Артём Лим, концентрации растворённого CO2​ и метана последовательно возрастают от ранних стадий сукцессии к поздним и фоновым озёрам.

Учёные также зафиксировали изменения химического состава воды после обмеления: содержания растворимых соединений (дикарбоновых кислот, ионов Na, Mg, Ca, Cl, питательных веществ P, K, Si, а также Fe и Mn) снижались по мере зарастания котловин и освоения питательных веществ растительностью.

Механизм изменений выглядит так:

1. После осушения плодородное дно быстро заселяют травы, захватывающие питательные вещества из донных отложений.
2. Эти вещества попадают в воду обмелевших озёр, где активизируются водоросли.
3. Позже мхи вытесняют травы и изолируют донные отложения.
4. Химический состав воды постепенно меняется в сторону состава исходных бедных северных озёр.

Авторы пришли к выводу, что остаточные водоёмы в чашах осушившихся термокарстовых озёр принципиально отличаются от зрелых озёр по запасам углерода, содержанию парниковых газов и химии растворённых веществ. Такие системы:

• перестраивают локальные потоки углерода и питательных элементов;
• меняют продуктивность наземных и водных сообществ;
• создают временные «горячие точки» биогеохимической активности.

В условиях продолжающегося потепления и нарушения гидрологического режима Арктики роль этих остаточных бассейнов в эмиссии парниковых газов и трансформации ландшафта будет расти. Учёные подчёркивают: чтобы адекватно оценить обратные связи между таянием вечной мерзлоты и климатом, необходимо:

• включить остаточные водоёмы в системы мониторинга и модели углеродного цикла;
• организовать долгосрочные наблюдения за концентрациями и потоками газов;
• отслеживать трансформацию водно‑ландшафтных связей.

По словам исследователей, остаточные водоёмы — не просто отголоски прошлого, а активные и динамичные участники северных экосистем.