Российские ученые: вклад вечной мерзлоты в изменение климата неоднозначен

Ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» оценили интенсивность выбросов парниковых газов в различных районах Сибири и влияние мерзлоты на этот процесс. Специалисты определили, что эмиссии (выбросы) углекислого газа и метана значительно различаются между природными зонами и регионами Сибири. Как считают ученые, из-за особенностей температурного режима почвы экосистемы вечной мерзлоты, возможно, более стабильны, чем предполагалось и в настоящее время вносят не такой большой вклад в выделение парниковых газов. Результаты исследования опубликованы в журнале Environmental Research.

Наблюдаемое на планете изменение климата рассматривают как одну из угроз для современных экосистем и привычного образа жизни человека. В Сибири находится массивный слой вечной мерзлоты с высоким содержанием органического углерода. Из-за таяния промерзшего слоя почвы углерод может выделяться в виде парниковых газов за счет жизнедеятельности микробов. По последним данным, под воздействием повышающейся температуры сибирская мерзлота оттаивает и высвобождает заключенные в ней запасы метана и углерода. Исследователи считают, что выбросы этих газов могут ускорить потепление.

Географически Сибирь подразделяется на несколько территориальных частей. Западная расположена между Уралом и Центрально-сибирским плоскогорьем и включает в себя Алтайский край, участки от Тюменской до Кемеровской области. Средняя занимает место между реками Енисей и Лена, а главным ее регионом является Красноярский край. Далее следует Восточная и Дальне-Восточная Сибирь, к которым относят Саяны, Якутию, Бурятию и Забайкальский край. При этом, в каждую из перечисленных зон входят участки как покрытые вечной мерзлотой, так и без нее.

Оценки, выполненные на основе анализа трех тысяч наблюдений, показали, что в некоторых частях Сибири немерзлотная зона выделяет больше парниковых газов, а участки с вечной мерзлотой — меньше. К примеру, так происходит в Западной Сибири. Однако в других областях отмечается обратное. В Средней Сибири эмиссии парниковых газов в мерзлотной зоне наоборот превышают их выбросы в немерзлотной. Ученые зафиксировали значимые изменения в потоках парниковых газов в течение последних тридцати лет. В немерзлотных почвах Западной Сибири увеличивается выделение углекислого газа, а в Средней части его выбросы снижаются. Мерзлотные почвы Восточной Сибири стали высвобождать больше метана, тогда как потоки этого газа в немерзлотной зоне Западной Сибири стали сокращаться со временем.

Одна из причин, влияющих на различие выбросов парниковых газов между регионами Сибири, связана с реакцией почвенных микроорганизмов и растений на разогрев поверхности грунта. Дело в том, что с ростом температуры усиливается активность микробов и дыхание корней растений. Другое обстоятельство касается особенностей выделения парниковых газов. Образование метана происходит в отсутствие кислорода. Обычно влажные места содержат больше этого газа, следовательно, они выбрасывают больше метана, чем сухие. В случае углекислого газа зависимость обратная. В соответствии с этим изменяется количество выбросов. К примеру, в относительно сухих экосистемах больше выделяется углекислого газа, тогда как в местах с повышенной влажностью — метана.

«В мерзлотной зоне существует своеобразный температурный режим почвы», — поясняет один из авторов исследования, научный сотрудник Института леса им. В. Н. Сукачева ФИЦ КНЦ СО РАН кандидат биологических наук Оксана Масягина. — Максимальное протаивание надмерзлотного активного почвенного слоя, где обитают микробы и корни, регистрируется в конце августа. В сентябре температура начинает вновь снижаться и происходит смыкание мерзлоты — ее обратное промерзание. Все лето мерзлота тормозит процесс разогрева почвы, и нужно время, пока она оттает. Только тогда создадутся условия благоприятные для микробного метаболизма и жизнедеятельности растений, в результате которых и выделяются парниковые газы».

Ученые отмечают, что сдвиги эмиссий парниковых газов связаны с изменением климата. Поэтому важно проводить мониторинг потока углерода. Различные участки Сибири в зависимости от своих характеристик выделяют неравномерное количество парниковых газов. Значит, для оценки общего количества эмиссий на территории Сибири нужно использовать не усредненные данные, полученные в одной местности, а измерять потоки парниковых газов для разных регионов с учетом их особенностей. Для этого следует расширить сбор данных и создать сеть стационарных точек мониторинга. Это позволит определить вклад Сибири в глобальный цикл углерода и изменение климата на планете.

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и Академии Финляндии.