Торфяные болота, большие площади которых находятся в Сибири, – важнейшие регуляторы климата на планете. Болотные экосистемы тысячелетиями накапливают углерод, захоранивая его вместе с растениями. Ученые Томского государственного университета исследуют роль сезонного и многолетнего промерзания торфяных почв в изменении потоков углерода, металлов и питательных органических веществ. Это поможет выяснить, как торфяники будут вести себя в случае потепления и смогут ли они по-прежнему способствовать охлаждению планеты. Проект поддержан грантом РНФ.
– Раньше считалось, что зима – это время, когда болото «спит», в нем практически ничего не происходит, – объясняет основной исполнитель проекта, ведущий научный сотрудник лаборатории «БиоГеоКлим» ТГУ Сергей Лойко. – Предыдущие исследования, проведенные при поддержке РНФ, показали, что это совсем не так. При отрицательных температурах тоже осуществляется перенос воды и растворенных в ней питательных веществ. Происходит их криоподтягивание из нижней незамерзшей части болота. Через мельчайшие поры, в которых остается жидкая вода даже при отрицательных температурах, мигрируют углерод, макро- и микроэлементы. Движение это прекращается там, где температура промерзающего грунта опускается ниже -3-5°С. В этом месте формируется наибольшая их концентрация.
Задача нового проекта – оценить такие процессы в болотах разных ландшафтных зон. Объектами исследования ученых лаборатории «БиоГеоКлим» станут Васюганское болото, которое является самым большим в мире, и болотные экосистемы в южной тундре и тайге на территории от Стрежевого до Тазовского и Ханымея (ЯНАО), в том числе в зоне вечной мерзлоты.
Ученые намерены провести зимние и летние полевые исследования, а также поставить серию экспериментов с замораживанием и оттаиванием образцов. Полевая часть нацелена на разбор механизма криоподтягивания питательных веществ, оценку пиков обогащения, исследование состава микроорганизмов, живущих в болотах и являющихся важной частью этой экосистемы, в частности, влияющих на разложение органики.
В ходе экспериментов исследователи постараются выяснить, что произойдет в случае потепления, в частности, если механизм криоподтягивания питательных элементов отключится. Теоретически, по словам ученых, это должно привести к уменьшению растительной массы, которая, отмирая вместе с накопленным углеродом, захоранивается в торфяниках. Если это произойдет, то снижение способности болот к депонированию углерода из атмосферы нарушит климаторегулирующую роль болот и их функцию по охлаждению планеты.
Помимо поглощения углерода, болота оказывают и другие климатические услуги человечеству: например, в период весеннего половодья сглаживают пики паводков в реках. Во время жары идет обратный процесс – они отдают воду порциями и смягчают засуху.
Добавим, что влияние трансформации климата на болота и другие экосистемы (почвы, озера, крупнейшие реки, леса, вечную мерзлоту) является предметом исследования масштабного стратпроекта «Глобальные изменения Земли: климат, экология, качество жизни», который Томский государственный университет реализует при поддержке федеральной программы «Приоритет 2030».
В полевом сезоне 2023 года запланирован ряд экспедиций, которые позволят получить фундаментальные данные о цикле углерода на территории Сибири и Арктики. В частности, планируется комплексная экспедиция по четырем арктическим морям; санно-тракторная экспедиция к морю Лаптевых с целью изучения процессов, происходящих на шельфе; зимняя экспедиция на Ладожское озеро; исследования на Оби в Кайбасово и еще несколько крупных проектов, нацеленных на изучение дисбаланса цикла углерода, ведущего к увеличению эмиссии парниковых газов.