Торфяные болота принято считать главным хранилищем углерода на планете, в них законсервировано огромное количество органических веществ. Исследования мерзлых торфяников, проведённые учёными Томского государственного университета на территории Сибири и Арктической зоны РФ, показали, что ниже современной границы протаивания концентрация питательных веществ в разы превышает их уровень в оттаивающем слое болот. При увеличении глубины протаивания вынос этих веществ существенно повлияет на другие экосистемы – водоёмы, атмосферу, почвы долин, активизирует рост растительности. Проект поддержан Российским научным фондом.
– В Арктической зоне России много мерзлых болот, торф которых летом оттаивает не полностью – поясняет руководитель проекта, заведующий лабораторией «БиоГеоКлим» ТГУ Сергей Лойко. – До сих пор было крайне мало данных о том, какие процессы происходят в многолетнемёрзлой толще торфяников. Исследования показали, что в ней процессы более активны, нежели предполагалось, – за счёт влаги мельчайших пор, не замерзающей даже при отрицательных температурах. Через эти поры углерод, микро- и макроэлементы осенью подтягиваются к фронту промерзания, где и накапливаются, замерзая в том числе в виде легкогидролизуемых органических соединений: ацетатов, бутиратов, формиатов, лактатов.
Анализ проб торфяного льда, взятых учёными ТГУ на болотах в районе Ханымея, Надыма, Пангод, Нового Уренгоя, Тазовского и на Ямале, показали, что концентрация целого ряда важных элементов – фосфора, калия, кальция, магния, кобальта и других – в 10-20 раз больше во льду из мерзлого торфа по сравнению с водой талого слоя: от 30-60 мг/л в талом до 400-800 мг/л в мерзлом слоях.
В условиях потепления часть из этих накопленных веществ, за счет увеличения талого слоя, начинает мигрировать с водой из болот в реки. Биодоступная форма нахождения питательных веществ в мерзлом торфе способствует их быстрому усваиванию растениями, и значительному набору растительной массы. Это уже приводит к видимым последствиям – по мнению учёных, отчасти, именно повышение доступности питательных веществ в почве провоцирует позеленение Арктики, где становится все больше растений, в том числе нехарактерных для этой климатической зоны.
Глобальное изменение климата уже привело к повышению средней температуры на планете. С помощью компьютерного моделирования учёные выяснили, как изменится миграция питательных веществ, если в течение ближайших 100 лет глубина протаивания мерзлых торфяников будет увеличиваться на один сантиметр в год. Подсчёты показали, что вынос некоторых полезных веществ (цинка, фосфора, железа, кобальта) возрастёт в два-четыре раза, то есть станет больше не на десятки, а на сотни процентов.
– 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, – говорит сотрудник лаборатории «БиоГеоКлим» ТГУ Артём Лим. – Растения будут активнее поглощать выделяющийся из болот углерод, то есть произойдет его обратный захват. Впрочем, очевидно, что поглотить весь выделившийся углекислый газ они не смогут, поглощение будет меньше, чем эмиссия.
Результаты исследований учёных ТГУ опубликованы в журнале Environmental Science and Pollution Research (Q1). Продолжение работы по проекту, реализуемому при поддержке РНФ, позволит получить больше информации о процессах, протекающих в мерзлых болотах Сибири и Арктической зоны РФ, что необходимо для повышения точности прогнозных моделей изменения экосистем в северных регионах.
Добавим, что трансформация климата и её влияние на экологию и качество жизни человека является одним из ключевых исследовательских направлений, развиваемых учёными Томского государственного университета в рамках стратегического проекта при поддержке федеральной программы «Приоритет 2030».
Для справки: Лаборатория «БиоГеоКлим» ТГУ создана в рамках мегагранта при поддержке правительства РФ. Руководителем лаборатории является учёный ТГУ и обсерватории Миди-Пиринейз (Тулуза, Франция) Олег Покровский. Миссия лаборатории – изучение климатических изменений на территориях арктических и субарктических регионов России и их влияния на функционирование природных экосистем, биогеохимические процессы и социально-экономические аспекты деятельности человека.