Ученые: болотные «клапаны» регулируют выброс парниковых газов в атмосферу
Масштабное исследование концентрации углерода — главной составляющей парниковых газов в водоемах Западной Сибири — провели ученые Томского государственного университета (ТГУ), 17 июля сообщает пресс-служба вуза.
Суровый континентальный климат Западной Сибири характеризуется долгой зимой, и ранее процессы, происходящие подо льдом, были неизвестны ученым. Исследователи ТГУ предположили, что зимой происходит накопление газов, а весной, при сходе льда, происходит резкий выброс накопленного за холодное время года углерода.
Руководитель проекта, директор центра коллективного пользования «Мегапрофиль» ТГУ Сергей Воробьёв рассказал:
«Для проверки этой гипотезы были выбраны водные объекты разного размера — от крошечных временных луж площадью менее 100 кв. метров до крупных озер размером более квадратного километра. Пробы воды и замеры концентрации газов проводились четыре раза в год: летом, осенью перед замерзанием, зимой подо льдом и весной сразу после его таяния. Анализ показал чёткую зависимость химического состава воды и интенсивности газообмена от площади водного зеркала».
Как и предполагали исследователи, наибольшую химическую активность демонстрировали малые бассейны, так как они теснее связаны с окружающими торфяниками. Весной талые воды вымывают из мха и прошлогоднего опада большое количество органики и элементов. Всё это способствует превращению таких луж в «биохимические реакторы». Анализ проб воды из них показал самые высокие концентрации растворенного углерода и питательных веществ.
Более стабильный состав, близкий к составу обычных северных озер, продемонстрировали пробы, отобранные из крупных озер. Их вода оказалась менее кислой, содержащей меньше органики, а в целом ее состав сильнее подвергался влиянию грунтовых вод.
Результаты исследования ученые представили в статье «От луж к озерам: гидрологические и коллоидные факторы, влияющие на перенос элементов в поверхностных водах торфяников» (From puddles to lakes: hydrological and colloidal controls on element transport in peatland surface waters), опубликованной в Journal of Hydrology (Q1).
Один из авторов статьи, младший научный сотрудник лаборатории БиоГеоКлим ТГУ, выпускник магистерской программы «Изучение Сибири и Арктики» Богдан Михалейко отметил:
«Ключевым открытием стало подтверждение механизма зимнего накопления. Подо льдом концентрация углекислого газа и метана увеличивалась к весне. При этом лед работает как фильтр: некоторые элементы (например, фтор и бор) накапливаются в оставшейся воде, другие (кальций, стронций), наоборот, входят в состав растущих кристаллов льда. Когда наступает весна и лед вскрывается, происходит массовый выход газов в атмосферу. Этот мощный импульс, приходящийся на короткий период таяния льда, сопоставим по объему с суммарными летними выбросами».
Полученные данные легли в основу прогноза годового выброса парниковых газов на тестовом участке, расположенном на северных отрогах Большого Васюганского болота, ограниченных на юге основным Большим Васюганским болотом, а на севере левым берегом реки Обь.
Наибольший суммарный вклад в общую эмиссию углекислого газа и метана из торфяного комплекса (без учета зимнего парникового всплеска) вносили водоемы площадью более 0,1 км², поставляющие в год до 72,5 кг углерода в виде углекислого газа и 58,4 кг углерода в виде метана.
Следующими по активности источниками углерода оказались озера площадью 0,001–0,0001 км². Их годовая эмиссия углерода составляет 37,5 кг в виде углекислого газа и 17,7 кг в виде метана.
Выбросы углекислого газа после вскрытия льда весной могут возрастать в 7–8 раз, а метана — более чем в 10 раз. В отношении метана это означает, что за зиму накопление парниковых газов может оказаться большим, чем за все остальные сезоны суммарно.
Полученные исследователями ТГУ данные за полный годовой цикл изменили существовавшее ранее представление о роли сибирских болот в климатической системе планеты. Они показали, что торфяные озера и временные лужи внутри болот это не пассивные резервуары воды, а эффективные «клапаны», в течение года регулирующие выброс парниковых газов (углекислого газа и метана) в атмосферу.
Таким образом, торфяные озера Западной Сибири оказываются противовесом процессу накопления углерода, являясь не чистым поглотителем, а сложной системой с интенсивным внутренним круговоротом и выбросом парниковых газов.
