Растительность североевропейских болот оказалась способной сдерживать выбросы углерода даже во время глобального потепления
Глобальное потепление сильнее всего выражено в Арктике. Существует нешуточная угроза кардинальных изменений северных ландшафтов, поскольку арктические экосистемы реагируют на климатические изменения быстрее и более заметно, чем южные. Оттаивание вечной мерзлоты может изменить не только ландшафт, но и состав атмосферы, когда высвободится большое количество накопленного в ней метана и начнет разлагаться органика ее верхнего слоя. Около 25 процентов мировых запасов углерода содержится в торфяниках, и 80 процентов от этого количества — в северных торфяниках.
Вечномерзлые торфяники — очень сложные системы, неоднозначно реагирующие на изменение окружающей среды из-за пространственной неоднородности подземного льда и физических процессов, связанных с его образованием и таянием. Вызванные этим таянием выбросы углерода в атмосферу, как предполагают некоторые ученые, могут ускорить потепление.
По другим прогнозам, связанное с потеплением повышение продуктивности растений, напротив, увеличит способность северных торфяников поглощать углерод и таким образом сдержит повышение температуры. Разобраться в том, какой из этих в некоторой степени противоположных процессов «победит», решил коллектив ученых из Центра математических исследований (Мексика), Квебекского университета и исследовательских центров Geotop и GRIL (Канада), Стокгольмского университета (Швеция), Университета Восточной Финляндии, Университета Хельсинки, Хельсинкского института наук об устойчивом развитии и Геологической службы Финляндии, Эксетерского университета (Великобритания), Института геологии и геофизики Китайской академии наук и Кольского научного центра Российской академии наук. Результаты исследования в декабре 2022 года опубликовал журнал Global Change Biology.
Места проведения исследований вечной мерзлоты (оранжевые точки) в северной части Фенноскандии и на северо-востоке Европейской России. Иллюстрация: Пресс-служба Кольского научного центра.
Объектами изучения биологов стали высокоширотные болота и вечномерзлые торфяники европейской Субарктики: в Швеции, Финляндии и России. Временной промежуток, охваченный исследованием, составляет две тысячи лет и включает один холодный период (Малый ледниковый период с 1450 по 1850 годы) и два теплых: (средневековая климатическая аномалия с 950 по 1250 годы и современное потепление, начавшееся с 1980-х годов).
Ученые отобрали пробы из семи болот на севере Финляндии и Мурманской области и 26 многолетнемерзлых торфяников, расположенных в субарктической климатической зоне. Определив возраст различных слоев керна с помощью радиоуглеродного метода и свинца-210, они создали глубинно-возрастные модели, вычислили скорость накопления углерода в разные периоды и по органическим остаткам установили преобладающую в то время растительность.
Полученные данные свидетельствуют о том, что на протяжении многих веков происходил переход от более влажных к более засушливым условиям. Интересно, что начался он после средневековой климатической аномалии (около 1300 года) и не вернулся к увлажнению во время малого ледникового периода. В последние 200 лет растительные сообщества с преобладанием трав сменяются моховыми сообществами с преобладанием сфагнума, обладающего высокой способностью к накоплению углерода. Экосистемы торфяников показали устойчивость к потеплению последних десятилетий. Оттаивание вечной мерзлоты происходит постепенно, не приводя к масштабному заболачиванию торфяников и заметным выбросам метана.
На участках вне вечной мерзлоты закономерность, обнаруженная на вечномерзлых торфяниках, повторялась. Это позволило ученым предположить, что потепление климата вместо того, чтобы привести к катастрофическим потерям углерода, может усилить способность северных торфяников поглощать углерод, если наблюдаемый сдвиг режима от трав к мохообразным продолжится. В условиях потепления выбросы углерода будут в большой степени сдерживаться растительностью.
Исследование показало, насколько важным компонентом в динамике углерода являются растения. Необходимы дополнительные данные о процессах, связывающих изменения растительности вечномерзлых торфяников, гидрологию и многолетние климатические тренды, чтобы лучше понять динамику накопления углерода и смену видового состава при резком и постоянном таянии вечной мерзлоты.