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.
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.
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.
 |
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. |
 |
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. |
 |
Так называемая едома, характерная для Восточной Сибири, является основным хранилищем органического вещества на нашей планете, (в большей мере, чем океан). |
 |
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 — 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
