Как природа в Сибири «компенсирует» избыток углекислого газа
Западная Сибирь — это своего рода индикатор глобального потепления: из-за «континентальной» контрастности климата многие изменения здесь более резкие, и начинаются на несколько лет раньше, чем в других арктических регионах планеты. С другой стороны, по данным ученых Томского государственного университета, именно у нас в Сибири можно наблюдать удивительные компенсаторные механизмы, которая «запустила» природа, чтобы справиться с растущим количеством парниковых газов.
Как это работает — в новом выпуске проекта «Осторожно, климат!».
Видео: Tomsk.ru
Для начала немного теории — чтобы понимать, почему так много внимания уделяется углероду органических веществ в контексте потепления климата. Двуокись углерода — один из основных парниковых газов, его антропогенные источники можно, в принципе, жестко контролировать. Но есть и запасы углерода, образованные самой природой: растения и прочая органика падают на землю, слой за слоем, тысячи лет накапливаются в почвах. В Сибири все это дело заморожено мерзлотой. Но то, что заморожено, при повышении температуры может разморозиться… И вот такие потенциальные источники углекислого газа контролировать намного сложнее.
Допустим, «расконсервация» древнего углерода произошла. Чтобы он окислился и превратился в СО2 (а потом попал в атмосферу и усугубил процессы глобального потепления), нужны определенные условия. Например, присутствие бактерий, минеральных веществ, доступ кислорода. Их и начали искать в почвах ученые Томского госуниверситета. В 2013 году они выиграли мегагрант под руководством ведущего ученого обсерватории Миди-Пиринейз (Франция) Олега Покровского. Олег Сергеевич и сейчас про себя говорит: я — физхимик-экспериментатор, а не климатолог.
«Наша группа исследовала, в частности, наземные экосистемы западно-сибирской части арктической зоны России, — рассказывает заведующий лабораторией «БиоГеоКлим» ТГУ Сергей Лойко. — Стояла задача: оценить, как в теплеющем климате меняются природные химические процессы. В зарубежной научной литературе высказывалось мнение, основанное на анализе определенного типа отложений на севере Аляски и северо-востоке России, что при потеплении и последующем таянии мерзлоты из грунтов выделится законсервированный растворенный углерод, химические элементы, все это попадет в реки и «пыхнет» в атмосферу в виде углекислоты. Но достоверно никто не знал, справедливы ли такие прогнозы для нашего региона».
Сразу скажем: за несколько лет исследований ученые не обнаружили в западно-сибирских почвах никакого «криминала».
«В мерзлотном слое могли, например, содержаться сахара и молочная кислота, а также азот, фосфор, кальций, необходимые для работы микробов и вовлечения древнего углерода в биогеохимический цикл, — поясняет Сергей Лойко. — Мы провели сотни анализов образцов, и оказалось, что в наших наземных экосистемах ничего такого нет. Единственный пул, который может выстрелить – это мерзлые торфяники. Во льду их торфяных залежей накапливаются те самые легко разлагаемые бактериями органические вещества. Хорошая новость в том, что процесс оттаивания торфяников очень не быстрый. Плохая — что он сильно ускоряется при пожарах, а число пожаров в условиях глобальной трансформации климата значительно возрастает».
Если сравнивать Западную Сибирь с Якутией, то, по словам Сергея Лойко, у нас меньше «реактивного углерода» в минеральных мерзлых породах:
«Потому что в голоцене Сибирь, в отличие от Якутии, оттаивала глубже, и часть «лишнего» углерода выделилась уже тогда. Оптимум по температуре был около семи тысяч лет назад — торфяники росли по 1 см в год, как на дрожжах! Поглощали углекислый газ, выделявшийся из-за потепления. Сейчас похожее по скорости торфонакопление наблюдается на Васюгане».
В 2014 году группа Лойко пробурила скважину в мерзлом торфянике в Пуровском районе Ямало-Ненецкого автономного округа, чтобы следить за изменениями температуры почвы. Оказалось, что каждый год температура в скважине повышалась, а глубина оттаивания увеличивалась.
«Можно было списать это просто на увеличение внешней температуры, но, по нашему мнению, причиной было то, что мы бурили скважину летом и вытоптали лишайник возле нее. А лишайник — это хороший теплоизолятор, — считает Сергей Лойко. — Так что растительность в Арктике, ее изменения могут оказывать существенное влияние на мерзлоту. Например вытаптывание оленями лишайника, с одной стороны, усиливает оттаивание почвы, но появляющиеся осоковые и злаки ее лучше осушают своими корнями, тормозя процессы оплывания почв».
То же самое касается других экосистем, например, тундры.
«Из-за повышения температуры увеличивается продуктивность наземных экосистем, оттаивает почва, разрастаются кустарники и травы, лучше себя чувствуют растения торфообразователи на болотах, — говорит Сергей Лойко. — Они «подключаются» к процессу фотосинтеза, то есть поглощению углекислого газа и выработки кислорода. Растущие корни осушают почву, появляется возможность расти бОльшим растениям, которые поглощают еще больше СО2. Часть углерода остается в фитомассе, часть погребается под наносами в затапливаемых частях долин рек, а часть отлагается в виде торфа на болотах. Такая обратная реакция природы на негативные процессы».
Может ли природа компенсировать весь вред от антропогенной деятельности?
«Если посчитать площадь озеленения Арктики, растущие торфяники на болотах, то примерно на 30% территории севера Западной Сибири включились компенсаторные механизмы, — говорит Лойко. — Достаточно ли этого? Наверное, нет, если рост концентрации углекислого газа в атмосфере планеты продолжается».
Но учесть все факторы вручную крайне сложно. Например, если горит торфяник, то в атмосферу выделяется большое количество СО2. Но после пожаров начинает активно обновляться растительность, которая начинает поглощать углекислый газ… И так — с каждым фактором, прямо или косвенно влияющим на климат.
По мнению Лойко, подсчитать итоговый баланс с большой достоверностью сможет только искусственный интеллект. Такая система в ТГУ сейчас готовится, в 2024 году состоится открытие центра AI в исследованиях и оптимизации углеродного следа. Также в ближайшие два года в рамках консорциума «Глобальные изменения Земли: климат, экология, качество жизни» при поддержке программы «Приоритет 2030» будет создан сертификационный центр по верификации, аудита и сертификации климатических проектов и секвестрационных технологий.
Текст: Елена Тайлашева, Tomsk.ru. Фото предоставил Сергей Лойко.
