Арктическое потепление усиливает высвобождение из почв питательных веществ, металлов и углерода – главной составляющей парниковых газов. Реки служат магистралями, по которым эти вещества попадают в океан. Учёные Томского государственного университета совместно с коллегами из ФИЦ комплексного изучения Арктики РАН, ИМКЭС СО РАН и Университета Тулузы изучили пробы почв и воды в Арктической зоне России. Они выяснили, что концентрации химических элементов по мере перемещения в реках зоны вечной мерзлоты изменяются иначе, чем на территориях, которые находятся южнее. Проект реализован при поддержке РНФ. Результаты исследований опубликованы в журнале Water Research (Q1).
– Миграция углерода в составе органических соединений по «водным артериям» может усилить выбросы парниковых газов по мере потепления климата и изменить экосистемы мирового океана, – говорит один из авторов статьи, научный сотрудник лаборатории БиоГеоКлим ТГУ Иван Крицков. – Чтобы понять, каковы особенности миграции углерода в Арктической зоне, мы изучили шесть полных гидрологических континуумов (почвенная вода – торфяники – озёра – прибрежные зоны – ручьи – реки) вдоль 1500‑километрового северо‑южного градиента Западно‑Сибирской низменности. При этом мы охватили зоны от безмерзлотной тайги до тундры со сплошным распространением мерзлоты.
В летний период в каждой системе ученые измеряли концентрацию растворённого органического углерода (РОУ), CO2, CH4 и 40 основных макро- и микроэлементов. Отбор проб производился на территории Западной Сибири от южно-таежной зоны до тундры. Сами исследования были проведены по ключевым участкам, расположенным согласно основным биомам: Кайбасово и Васюган характеризуют южную тайгу, Когалым – среднюю тайгу и зону изолированного распространения многолетнемерзлых пород, Ханымей – северную тайгу и зону спорадического распространения мерзлоты, Тазовский и Сеяха – тундру и зону сплошного распространения мерзлоты.
Эти ключевые участки приурочены к бассейнам таких крупных рек, как Обь, Тромъеган, Пякупур, Таз и Сеяха. Образцы воды из этих рек также подвергались изучению как последняя стадия континуума.
Анализ проб показал, что концентрации растворенного органического углерода, углекислого газа и метана последовательно уменьшались по мере продвижения от почв и болот к озёрам и рекам – то есть верховья действуют как «горячие точки» поступления углерода и парниковых газов.
Ещё одним открытием стало значительное снижение концентрации растворенных форм СО2 и СН4, а также растворенного органического углерода по мере миграции от мочажин и озер к малым и крупным рекам. Этот эффект связан с эффективной переработкой воды во время прохождения воды по руслам. Особенно ярко он проявлялся в более южных руслах.
– В южных безмерзлотных районах концентрации Ca, Mg, Sr и растворимых анионов увеличивались вниз по течению – это следствие активного притока грунтовых вод. В тундровой зоне с непрерывной вечной мерзлотой такой тренд отсутствовал, что обусловлено сильной гидрологической изоляцией. Мерзлота уменьшает зону водообмена, способствуя более быстрому переносу веществ из почв в реки и мировой океан, – объясняет Иван Крицков.
Учёные намерены продолжить исследование малых водных систем и процессов трансформации – микробной и фотодеградации растворенного органического углерода, поведения коллоидов и металлов. Это позволит точнее предсказать, как таяние вечной мерзлоты изменит биогеохимию арктических рек и вклад Арктики в глобальный углеродный цикл и продуцирование парниковых газов.
Источник: пресс-служба ТГУ