Сегодня - 13.11.2019

Тундра и глобальное потепление

10 октября 2013

Тундра — это не только уникальная экосистема с видами растений и животных, которые невозможно встретить где-нибудь ещё, но и хранилище огромного количества углерода, который, высвободившись, может нанести ущерб биосфере Земли. На лекции в рамках «Академического часа» главный научный сотрудник лаборатории геосистемных исследований Центрального сибирского ботанического сада СО РАН доктор биологических наук Николай Николаевич Лащинский рассказал о том, откуда в тундре столько углерода, и поделился интересными наблюдениями, сделанными в ходе экспедиций.
Морозное растрескивание
Если глобально на всей планете климат станет теплее, то холодные экосистемы: ледниковые, высокогорные и арктические, — пострадают в первую очередь. Масса организмов приспособлена к условиям жизни именно в таком климате, например, ягода, называемая «княженика». Её можно встретить и в Сибири, но она практически не дает плодов, а за полярным кругом урожай получается обильный. При потеплении такие виды исчезнут, а экосистемы, в которые они входили, — разрушатся. Любое же обеднение биологического разнообразия имеет последствия для биосферы и планеты в целом. Для человека такие, казалось бы, благоприятные изменения грозят социальными сдвигами и сменой поведения отдельных сообществ и индивидов.

По словам Николая Николаевича Лащинского, глобальное потепление на сегодняшний день — это факт.

— Данные измерений говорят о том, что температура Земли повышается, причем повышается по экспоненте. Это приводит к разного рода последствиям, не всегда выраженным в потеплении климата в данном конкретном регионе. Например, изменение течения Гольфстрима в прошлом году вызвало локальное похолодание по всей Европе. Часто можно слышать: «Да какое глобальное потепление? У нас зимой так завернуло, что все замерзло». Но это тоже может быть следствие глобального потепления.

В разогревании планеты виноваты парниковые газы. Солнечные лучи нагревают поверхность земли, часть этого тепла отправляется обратно в космос в виде инфракрасного излучения. Если атмосфера чистая, то 80% так и рассевается в космосе — никакого глобального потепления не происходит. Но если в атмосфере скапливаются так называемые парниковые газы (например, диоксид углерода или углекислый газ, метан), то они не пускают тепло в космос, а отражают его и оно направляется снова к поверхности. В результате планета получает большее количество тепла, чем необходимо экосистемам на ее поверхности.

На современном этапе в атмосфере постоянно растет концентрация углекислого газа из-за сжигая органического топлива. Кроме того, у него достаточно большой срок жизни. Подобные вещества, как правило, разлагаются под действием ультрафиолетовых лучей или поглощаются какими-либо организмами, но двуокись углерода относится к долгоживущим, наряду с закисью азота, фреонами, метаном и моноокисью углерода (угарным газом).

Территория Арктики — земли с вечной мерзлотой, слоем грунта с постоянной температурой ниже нуля. Эти условия позволяют органическим остаткам, содержащим углерод, быть погребенными и сохраняться, то есть у нас есть определенное количество этого вещества, похороненного в вечной мерзлоте. При глобальном потеплении она растает, а углерод — высвободится и окислится. Чем больше он будет окисляться, тем больше углекислого газа будет отправляться в воздух, чем больше углекислого газа — тем теплее, а значит, интенсивнее тает вечная мерзлота.Запасы углерода в тундре

Таким образом, запасы водорода, хранящиеся в тундре, могут иметь весьма неприятные последствия в случае, если вся масса будет выпущена в атмосферу Земли. Для того чтобы выяснить, какой объем этого элемента содержится в криотурбированных почвах Арктики, ученые объединились в проект «Cryo carb».

— В проекте принимали участие 9 стран, — говорит Николай Николаевич Лащинский. — Основные точки, в которых проводились исследования: Гренландия, Шпицберген, и 4 точки на территории России: Нижняя Колыма, долина речки Логаты, Средний Таймыр, Тазовская тундра.

Если посмотреть на срез почвы, то можно заметить, что слой гумуса толщиной всего 1,5 сантиметра. Но если продвинуться в глубину уже на полтора метра, то внутри слоя вечной мерзлоты видно прожилки органического материала, объем которого превышает современный в сотни раз.    

— Получается, по запасам углерода эти системы более богаты, чем тропические леса. Одно из явлений, приводящее к таким последствиям, — это морозное растрескивание. В почве появляется маленькая трещинка, куда затекает вода. Как мы знаем, вода при замерзании расширяется, следовательно, увеличивает эту трещинку. В летнее время лед подтаивает, и органическое вещество затекает в образовавшееся отверстие. Таким образом, гумусовые вещества попадают в толщу почвы, контактируют с вечной мерзлотой и выключаются из оборота. Другой процесс, приводящий к такому же эффекту погребения органического вещества — солифлюкция. Если существует хотя бы небольшой склон, то оттаявшая и насыщенная влагой почва соскальзывает по внутреннему слою вечной мерзлоты. Если она встречает сопротивление — например, бугорок или растение, то образует наплыв, который погребает под собой  бывший до этого верхним слой почвы и органического вещества. Иногда на склонах можно встретить до 4—5 слоев. И третий процесс, благодаря которому органическое вещество вытесняется из круговорота углерода — криотурбация. В течение теплого времени года почва нагревается, а вечная мерзлота протаивает и уходит ниже: почва насыщается влагой. С приходом холодов замерзание воды идет с двух сторон: от слоя вечной мерзлоты и с поверхности. По мере сжимания почвы и большого количества воды в ней нарастает давление, в результате чего эта смесь взрывает поверхностный слой и извергается наружу грязевым фонтанчиком, конечно, погребая под собой органические остатки. Процесс криотурбации происходит постоянно и, можно сказать, формирует весь рельеф Арктики.

Работы в рамках этого проекта ведутся с 2009 года. Собранная в ходе экспедиций информация анализируется, и будет представлена обществу. А пока на лекции для школьников в рамках «Академического часа» Николай Николаевич Лащинский показал наиболее характерные для тундры растения и почвенные образования.

Полевой хвощ Например, хвощ полевой — индикатор того, что в этом месте дольше всего лежит снег и созданы наиболее выровненные температурные условия. В колымской тундре это — единственные участки, где никаких криотурбаций нет, потому что снег предохраняет почву от резких изменений температур, поэтому там идет нормальное развитие почвенного профиля.
Пушица влагалищная Там же, где можно наблюдать криотурбацию, ученые отметили очень яркий гумусовый слой на границе вечной мерзлоты, который соединен с поверхностью клиньями.  Причем все эти клинья были связаны с основной растительной доминантой этих сообществ — пушицей влагалищной. То есть растения в данном случае не просто определяли внешний вид тундры, но и всю механику накопления и распределения гумусовых веществ.
Едома Так называемая едома, характерная для Восточной Сибири, является основным хранилищем органического вещества на нашей планете, (в большей мере, чем океан).
Подберезовик Деревья в тундре карликовые — 20-30 сантиметров, поэтому грибы, например, подберезовики, вырастают выше деревьев и становятся «надберезовиками». Кстати, порода, занимающая самые северные участки тундры — это лиственница, дальше нее не забирается ни одно растение.
Пинга Пинга — образование, типичное для некоторых мест в тундре. Если в слое вечной мерзлоты появляется просадка, то в этой ложбине собирается вода, которая из-за контакта с вечной мерзлотой постепенно замерзает и расширяется. Такая маленькая линза льда ускоряет процесс его формирования и постепенно вода механически выпихивает располагающуюся над ней поверхность. Буквально на глазах начинает расти гора, причем с приличной скоростью – около 15 см в год. Это и есть пинга. Но по мере пучения изменяется угол наклона солнечных лучей, чем ближе этот угол к прямому, тем больше теплопередача — следовательно поверхность нагревается. В определенный момент пинга получает столько тепла, что внутренняя линза начинает таять. Происходит обратный процесс — поверхность оседает. В лесотундре на пинге успевают вырасти деревья, и, когда она опадет, деревья наклоняются, получается очень своеобразный ландшафт, который называют «пьяный лес».

Подготовила Юлия Позднякова

Фотографии из презентации Н. Лащинского

Ваша оценка: Нет Средняя: 4 (5 votes)
Поделись с друзьями: 
 

comments powered by HyperComments

Система Orphus