Ученые ТГУ при поддержке РНФ (24-17-00300) провели масштабное исследование концентрации углерода – главной составляющей парниковых газов в водоемах Западной Сибири. Главной особенностью региона является суровый континентальный климат с долгой зимой. До сих пор процессы, происходящие подо льдом, оставались загадкой для науки. Исследователи выдвинули гипотезу, что зима служит периодом накопления газов, а весенний сход льда провоцирует резкий выброс накопленного за холодное время года углерода. Результаты исследований представлены в статье, опубликованной в Journal of Hydrology (Q1).
– Для проверки этой гипотезы были выбраны водные объекты разного размера – от крошечных временных луж площадью менее 100 кв. метров до крупных озёр размером более квадратного километра, – говорит руководитель проекта, директор центра коллективного пользования «Мегапрофиль» ТГУ Сергей Воробьёв. – Пробы воды и замеры концентрации газов проводились четыре раза в год: летом, осенью перед замерзанием, зимой подо льдом и весной сразу после его таяния. Анализ показал чёткую зависимость химического состава воды и интенсивности газообмена от площади водного зеркала.
Как и ожидалось, малые бассейны оказались самыми химически активными. Это обусловлено тем, что они тесно связаны с окружающими торфяниками. Весенние талые воды вымывают из мха и прошлогоднего опада большое количество органики и элементов, превращая эти лужи в настоящие «биохимические реакторы». В них зафиксированы самые высокие концентрации растворённого углерода и питательных веществ.
Крупные озёра, напротив, имеют более стабильный состав, напоминающий обычные северные озёра. Их вода менее кислая, содержит меньше органики и сильнее подвержена влиянию грунтовых вод.
– Ключевым открытием стало подтверждение механизма зимнего накопления, – отмечает один из авторов статьи, младший научный сотрудник лаборатории БиоГеоКлим ТГУ, выпускник магистерской программы «Изучение Сибири и Арктики» Богдан Михалейко. – Подо льдом концентрация углекислого газа и метана увеличивалась к весне. При этом лёд работает как фильтр: некоторые элементы (например, фтор и бор) накапливаются в оставшейся воде, другие (кальций, стронций), наоборот, входят в состав растущих кристаллов льда. Когда наступает весна и лёд вскрывается, происходит массовый выход газов в атмосферу. Этот мощный импульс, приходящийся на короткий период таяния льда, сопоставим по объёму с суммарными летними выбросами.
Полученные данные позволили спрогнозировать годовой выброс парниковых газов на тестовом участке – северных отрогах Большого Васюганского болота, ограниченных на юге основным Большим Васюганским болотом, а на севере – левым берегом реки Обь.
Без учета зимнего парникового всплеска удалось выяснить, что водоемы более 0,1 км² вносили наибольший суммарный вклад в общую эмиссию углекислого газа и метана из торфяного комплекса.
Согласно полученным данным, по окончании зимнего периода после вскрытия льда выбросы углекислого газа могут увеличиваться в 7–8 раз, метана – более чем в 10 раз. В случае с метаном это говорит о том, что за одну зиму парниковых газов может накопиться больше, чем за остальные сезоны.
Результаты работы, охватившей полный годовой цикл, изменяют представление о роли сибирских болот в климатической системе планеты. Как выяснилось, торфяные озера и временные лужи внутри болот являются не просто пассивными резервуарами воды, а эффективными «клапанами», которые регулируют выброс парниковых газов (углекислого газа и метана) в атмосферу в течение года. Торфяные озера выступают противовесом процессу накопления углерода, превращая болото из чистого поглотителя в сложную систему с интенсивным внутренним круговоротом и выбросом парниковых газов.
Добавим, что наряду с опытными учеными в проведенных исследованиях участвовали магистранты программы «Изучение Сибири и Арктики». В ходе обучения студенты не только получают глубокие знания о природных особенностях Сибири и Арктики, но и осваивают современные методы полевых и лабораторных исследований, которые позволят им оценивать реальное влияние климатических сдвигов на экологию и жизнь общества.
Поступить на программу «Изучение Сибири и Арктики»