При нагреве тундры на два градуса выбросы углекислого газа из почвы вырастут в два раза

Ученые Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН исследовали реакцию арктической почвы на потепление.

Выяснилось, что с ростом температуры почвы на два градуса скорость выделения углекислого газа увеличивается в два раза. Результаты исследования опубликованы в журнале Доклады академии наук. Геохимия.

Тот, кто хоть раз был в Арктике, видел, что тундра зачастую разбита на ячейки, в центре каждой из которых заболоченный участок, а по краям – растительность. Такой ландшафт называется полигональным. Если разобраться в устройстве этих ячеек, то становится понятно, что они устроены достаточно сложно. Слой торфа и стоячей воды в середине ячейки подпирается снизу многолетней мерзлотой. Вдоль трещин в мерзлоте располагается растительность, которая и служит живой оградой для микро-болот. Реакцию такой системы на изменение климата предсказать непросто. Особенно важно для ученых знать, как будут изменяться потоки парниковых газов при изменении температуры и влажности в Арктике. Ведь если потепление приведет к высвобождению всех запасов почвенного углерода, то климат станет еще более жарким, сообщает пресс-служба.

Ученые Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН создали специальные замкнутые камеры, в которых можно контролировать температуру и влажность образцов почвы и измерять, как они обмениваются парниковыми газами с окружающей средой. В лабораторных условиях они смоделировали арктическое лето – 80 суток относительно теплой погоды, тот промежуток времени, когда в тундре возможны активное образование, разложение и переработка органического вещества. Для эксперимента использовали арктическую почву, доставленную из Якутии. Оказалось, что при повышении температуры образцов на два градуса, скорость выделения углекислого газа вырастает почти в два раза.

Ученым было важно посмотреть, как ведет себя участок мерзлоты в течение всего «лабораторного лета». При поддержании обычных для нынешнего времени температур почва выделяла достаточно много углекислого газа в начале сезона – условной весной. После, этот поток резко снижался до нуля к концу лета. Совсем другая картина наблюдалась при росте температуры на два градуса. В начале сезона потоки углерода из обычной и более теплой почвы были сопоставимы. Но для нагретой почвы скорость выделения практически не снижалась на протяжении всех 80 дней эксперимента. В результате с каждого квадратного метра площади более теплая почва будет выделять на 50 грамм больше углекислого газа, чем обычная.

«В нашем эксперименте нагрев арктической почвы на два градуса приводил к двукратному увеличению выделения ею углекислоты, если рассматривать полностью вегетационный сезон. Эти результаты важны для оценки потерь углерода мерзлотными экосистемами при прогнозировании последствий глобального потепления в высоких широтах», - пояснила один из авторов исследования, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института леса им. В.Н Сукачева СО РАН Светлана Евграфова.

Еще одним важным парниковым газом является метан. Обычно его потоки меньше, но вклад в потепление климата на каждую молекулу газа больший, чем у углекислого газа. Ученым не удалось зафиксировать достоверную разницу в выделениях метана между обычной и нагретой на два градуса почвой. Рост средних температур в Арктике, согласно различным сценариям, прогнозируется к концу XXI века. Но при существующей продолжительности вегетационного периода, потепление на два градуса, по всей видимости, не приведет к резкому выделению метана в полигональной тундре.

«Исследование способности образцов почв выделять парниковые газы – известный в науке подход к изучению связи различных экосистем с глобальным климатом. Однако мы в наших экспериментах используем, во-первых, цельные крупные фрагменты почвенной биоты, сохраняющие все свойства природной системы, а во-вторых проводим наблюдения во время всего вегетационного периода, пусть и смоделированного в лаборатории. Такой подход, хоть и более затратный по времени и ресурсам, позволяет оценивать влияние внешних факторов на экосистему во всей совокупности», - рассказал один из авторов исследования, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института биофизики СО РАН Юрий Бархатов.

Исследование выполнено при поддержке Красноярского краевого фонда поддержки научной и научно-технической деятельности и Российского фонда фундаментальных исследований.