Коллектив ученых из Канады, России, США, Германии, Японии, Швеции и Финляндии оценил потери влаги болотами Евразии и Северной Америки при различных сценариях изменения климата. С уменьшением влажности воздуха болота будут терять влагу намного быстрее, чем леса, что может привести к росту количества пожаров и усилению выбросов в атмосферу законсервированного в северных экосистемах углерода в форме парниковых газов. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Climate Change.
Широкий зеленый пояс на севере Евразии и Северной Америки, покрывающий одну восьмую часть всей земной суши, называют бореальной зоной. Это одна из последних глобальных природных систем, сохранивших относительную первозданность. Общие запасы органического углерода в бореальных экосистемах превышают количество углерода в атмосфере Земли. В результате разложения, углерод, накопленный в них, поступает в атмосферу в форме углекислого газа — парникового, во многом ответственного за поддержание климата на планете.
Глобальные климатические модели, предсказывая ближайшее будущее, безусловно, описывают поведение бореальных экосистем. Чаще всего они представляют эту территорию, как огромный массив тайги. Однако кроме бескрайних лесов на севере в большом количестве встречаются и болота, занимающие около 15% площади бореальной зоны. Доступное количество влаги — один из ключевых параметров для прогноза поведения наземных экосистем, а именно поглощения ими углерода атмосферы. Если различные экосистемы бореальной зоны отличаются способностью удерживать влагу, то глобальные модели, учитывающие поведение только лесов, будут выдавать неточные прогнозы.
Ученые из Канады, России, США, Германии, Японии, Швеции и Финляндии, при участии ученых ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» объединили свои данные, чтобы сделать глобальную оценку скоростей выделения влаги различными экосистемами бореальной зоны. Оказалось, что растительность болот и лесов принципиально различаются своей способностью удерживать влагу при изменении климата. В результате, при определенных сценариях потепления, на двух третях территории бореальной зоны болота будут терять на 20% больше влаги, чем леса.
«Вот уже несколько лет на пяти станциях сети Krasflux на территории Красноярского края, в районе поселков Зотино, Тура и Игарка, мы проводим измерения обмена углеродом и влагой между лесами и болотами Сибири и атмосферой. На каждой станции размещены мачты разной высоты (от 6 до 35 м) с микрометеорологическим и газоаналитическим оборудованием. Данные с немногих точек наблюдений на огромной территории Сибири — наш вклад в проведенный в этой работе мета-анализ для всей бореальной зоны», — сообщил один из авторов статьи, заведующий лабораторией биогеохимических циклов в лесных экосистемах Института леса им. В.Н. Сукачева ФИЦ КНЦ СО РАН кандидат биологических наук Анатолий Прокушкин.
Он отметил, что в опубликованной работе были использованы данные с 95 станций. Они показали, что болота бореального пояса при потеплении климата будут терять влагу намного быстрее, чем леса.
«Однако даже собранного массива данных не хватило, для анализа различий, например, между болотами разного типа, — указал ученый. — Нам было бы интересно найти какие-то региональные особенности. Это задача исследований на ближайшие годы. И для глобальных климатических моделей, и для задач национального природопользования крайне важно понимать и предсказывать реакцию конкретных экосистем на глобальное потепление».
Растения выделяют влагу в основном летом, за счет процесса, который называется эвапотранспирация, поясняют исследователи. При потеплении климата воздух будет становиться суше. В ответ на это лесные экосистемы, состоящие, главным образом, из сосудистых растений (деревьев, кустарников и трав), могут уменьшить количество выделяемой влаги, регулируя работу устьиц, через которые растения обмениваются водой, кислородом и углекислым газом с атмосферой. В отличие от сосудистых растений, у болотных мхов нет активных механизмов защиты от потери влаги. Чем теплее и суше будет становиться воздух, тем больше влаги будут терять болота по сравнению с таежными лесами.
По словам инициатора и главного автора этой работы Мануэля Хелбига, которые приводит пресс-служба Университета МакМастера (Канада), осушение болот при потеплении приведет к увеличению скоростей разложения углерода торфов и, как следствие, к более высоким выбросам углекислого газа в атмосферу и усилению глобального потепления. Кроме того, высохшие болота не смогут выполнять свою функцию условных противопожарных полос и они, наоборот, будут способствовать распространению пожаров. Таким образом, в глобальных экологических моделях крайне важно учитывать, возрастающую в случае роста глобальных температур, скорость потери влаги болотными экосистемами.
Многолетние усилия красноярских ученых по созданию, запуску и эксплуатации сети станций Krasflux, позволяющей наблюдать за особенностями цикла углерода в сибирских и арктических экосистемах, проводятся при поддержке грантов российских и зарубежных фондов. В настоящее время работы поддержаны грантом Российского фонда фундаментальных исследований.