За последнюю четверть века в аляскинской тундре произошла смена растительных сообществ и рост их первичной продуктивности на фоне увеличения высоты снежного покрова. Этот биом рискует стать круглогодичным источником углеродных выбросов: зимой с участков, покрытым снегом, уже выбрасывается в три раз больше углерода, чем с участков, где он отсутствует, а запасы углерода и азота в почвах под снегом уже выросли в четыре раза. Такие выводы содержит исследование, опубликованное в журнале AGU Advances.
Арктическая многолетняя мерзлота — один из главных пулов углерода в его планетарном цикле. В арктических почвах законсервировано 1035±150 миллиардов тонн углерода и от 22 до 106 миллиардов тонн азота. В случае таяния мерзлоты почвенное органическое вещество, в котором заключены эти элементы, начнут разлагать микроорганизмы. Тогда углерод и азот будут окислены и попадут в атмосферу в виде парниковых газов, что может оказать значительное влияние на климатическую систему Земли. Одним из факторов риска для многолетней мерзлоты является высота снежного покрова: большое количество снега приводит к более низким температурам в течение вегетационного сезона, но осенью изолирует толщу мерзлоты от низких температур воздуха и способствует ее более глубокому сезонному протаиванию.
Ученые под руководством Шона Педрона (Shawn Pedron) из Калифорнийского университета в Ирвайне исследовали влияние снежного покрова на потоки углерода из многолетней мерзлоте на Аляске. Для этого они измеряли глубину сезонно-талого слоя и отбирали керны из многолетнемерзлой толщи глубиной 164 сантиметра (n=25) и разделяли их на почвенные горизонты, а затем в лабораторных условиях измеряли в них микробное дыхание. Данные о высоте снежного покрова в течение года были получены из базы Toolik Environmental Data Center.
Авторы исследования пришли к выводу, что с 1994 по 2021 год тундра постепенно превращалась из злаковой в кустарниковую. Первичная продукция за этот период выросла на 45 процентов (p < 0,05), а углерода в течение вегетационного сезона стало связываться больше на 6-13 процентов. С декабря по май под снежным покровом на глубинах 20-80 сантиметров температура была заметно выше (-0,75 ± 0,55 градуса Цельсия), чем на участках, где он отсутствовал (-8,6 ± 4,1 градуса Цельсия). Из-за повышения продуктивности растительности, нагрева почвы, а также ее уплотнения и проседания под снежной толщей, количество углерода и азота под снежным покровом за эти годы выросло в четыре раза.
Ученые подчеркнули, что на участках под толщей снега аляскинская тундра превратилась в круглогодичный источник выбросов углерода: в зимний период с октября по май с них выбрасывалось по 267, а с участков, свободных от снега — по 87 грамм углерода с квадратного метра. Причем изотопный анализ возраста выбрасываемого углерода показал, что происходит эмиссия не только недавно ассимилированного из атмосферы углерода, но и того, что ранее был законсервирован в органическом веществе многолетнемерзлых почв.
Недавно в таянии многолетней мерзлоты обвинили бобров: возле прудов на северо-западе Аляски, которые они создают или изменяют своей деятельностью, развиваются термокарстовые процессы и происходят выбросы метана.