Ученые: усиление протаивания мерзлых болот ускоряет позеленение Арктики
Повышение биодоступности питательных веществ в почве, вызванное увеличением глубины протаивания болот в зоне вечной мерзлоты, приводит к тому, что в Арктике становится всё больше растений, в том числе редко встречавшихся в этой климатической зоне. Такие данные получили ученые Томского госуниверситета (ТГУ), 11 января сообщает пресс-служба вуза.
Результаты анализа данных многолетнего мониторинга процессов, происходящих при оттаивании мерзлых торфяников на территории Сибири и Арктической зоны РФ, ученые ТГУ представили в статье, опубликованной в журнале Environmental Science and Pollution Research (Q1).
В настоящее время торфяные болота считаются главным хранилищем углерода на планете, поскольку они сохраняют огромное количество органических веществ. Исследования, проведенные в ТГУ, показали, что в мерзлоте торфяников концентрация питательных веществ, находящихся ниже существующей границы протаивания, в несколько раз выше ее уровня в слое, который летом оттаивает.
Однако потепление климата приводит к увеличению глубины протаивания. В результате эти питательные вещества поступают на поверхность, что, в свою очередь, оказывает существенное влияние на все другие экосистемы Арктики — ее водоемы, атмосферу, почву, а также приводит к увеличению растительного покрова.
Руководитель исследования, завлабораторией «БиоГеоКлим» ТГУ Сергей Лойко пояснил:
«В Арктической зоне России много мерзлых болот, торф которых летом оттаивает не полностью. До сих пор было крайне мало данных о том, какие процессы происходят в многолетнемерзлой толще торфяников. Исследования показали, что в ней процессы более активны, нежели предполагалось, — за счет влаги мельчайших пор, не замерзающей даже при отрицательных температурах».
Углерод, микро- и макроэлементы через эти поры осенью поднимаются к границе промерзания, там накапливаются и замерзают в виде таких органических соединений, как ацетаты, бутираты, формиаты и лактаты, которые легко гидролизуются, принимая биодоступную форму.
Ученые ТГУ исследовали пробы торфяного льда из болот в районе Ханымея, Надыма, Пангод, Нового Уренгоя, Тазовского и на Ямале. Проведенный анализ собранных образцов показал, что концентрация в них фосфора, калия, кальция, магния, кобальта и других элементов в 10–20 раз больше, чем в воде талого слоя. Так, в талых слоях она составляла от 30–60 мг/л, а в мерзлых — до 400–800 мг/л.
Потепление климата приводит к тому, что из увеличивающегося талого слоя часть накопленных веществ начинает с водой поступать из болот в реки. Это способствует их быстрому усваиванию растениями, что, в свою очередь, вызывает значительное увеличение растительной массы, которое уже можно наблюдать в Арктике.
Для лучшего понимания процессов в циклах замерзания-оттаивания торфяных грунтов многолетнемерзлых болот, ученые смоделировали двунаправленное промерзание и оттаивание торфа, собранного в прерывистой зоне вечной мерзлоты в Западной Сибири, и измерили движение микроорганизмов и изменения химического состава поровой воды.
Моделирование позволило установить, как в течение ближайших 100 лет будет происходить миграция питательных веществ при условии увеличения глубины протаивания мерзлых торфяников на один сантиметр в год.
В результате оказалось, что вынос на поверхность таких полезных веществ, как цинк, фосфор, железо, кобальт, увеличится в два-четыре раза.
«Питательные вещества, попадая из болот в реки, а с их водами и в пойменные почвы, будут влиять на другие звенья экосистем, например, на ихтиофауну, растительность. Растения будут активнее поглощать выделяющийся из болот углерод, то есть произойдет его обратный захват», — рассказал сотрудник лаборатории БиоГеоКлим ТГУ Артём Лим.
Однако, полагают ученые, в этом случае поглощение углерода будет идти в меньших объемах, чем его эмиссия.
Исследователи продолжат работы по данному проекту, чтобы получить больше данных о протекающих в мерзлых болотах Сибири и Арктической зоны РФ процессах. Это позволит повысить точность прогнозов по изменению экосистем северных регионов России.
