Группа сотрудников лаборатории «БиоГеоКлим» Томского государственного университета изучает термокарстовые озера Западной Сибири, образовавшиеся в результате таяния вечной мерзлоты. Эти природные объекты очень чувствительны к трансформации климата и могут служить индикаторами его изменения. По результатам анализа проб ученые установили, что от немерзлотной зоны и далее к северу в термокарстовых озерах увеличивается коллоидная фракция органического углерода, железа, алюминия и большинства тяжелых металлов. Также анализ выявил закономерность: чем больше площадь озера, тем больше в нем коллоидных фракций органического углерода, никеля и редкоземельных элементов, что может быть связано с усиленной аккумуляцией этих элементов с площади водосбора и с разрушением торфа на границе озера.
Озеро, появившееся из-за таяния вечной мерзлоты / ©Фото из архива Рината Манасыпова
Результаты исследований опубликованы в журнале Water (Q1). Ученые исследуют органический углерод и другие химические элементы в термокарстовых озерах. Одна из целей работы — выяснить изменения форм миграции, источников и процессов трансформации органического углерода и связанных с ним химических элементов в этих экосистемах, а также каким образом на них может повлиять дальнейшее изменение климата.
«Термокарстовые озера в Западной Сибири являются важными природными инструментами, контролирующими накопление органического углерода и микроэлементов во внутренних водах, а также выбросы парниковых газов в атмосферу, — говорит руководитель проекта, старший научный сотрудник лаборатории «БиоГеоКлим» Ринат Манасыпов. – При этом формы нахождения органического углерода, макро- и микроэлементов в этих водных объектах остаются малоизученными. Основная задача проекта, поддержанного РНФ, – построение концептуальной модели биогеохимических процессов в экосистемах термокарстовых озер на всем профиле вечной мерзлоты в Западной Сибири с балансовыми оценками цикла углерода».
Биологи изучили более ста проб озерных вод на участке протяженностью более 1500 километров – от Стрежевого до Тазовского (ЯНАО). Исследователи попытались количественно определить взаимосвязь между коллоидным содержанием элемента и площадью поверхности озера, зонам распространения вечной мерзлоты, уровнем pH и концентрациями основных коллоидных компонентов, таких как органический углерод, железо и алюминий. Вместе с тем была проведена оценка 50 макро- и микроэлементов в коллоидной и истинно-растворенной форме.
«Химические элементы в истинно-растворенной форме имеют малый размер частиц, совпадающий с размером пор клеточной мембраны растений и бактерий, что делает эту форму биодоступной для них, – поясняет Ринат Манасыпов. – А в коллоидной форме размер частиц химических элементов больше, поэтому они не усваиваются, происходит их осаждение или вынос в речную сеть и далее в мировой океан».
По результатам анализа проб установлено, что от немерзлотной зоны и далее к северу в термокарстовых озерах увеличивается коллоидная фракция органического углерода, железа, алюминия и большинства тяжелых металлов. Также анализ выявил закономерность: чем больше площадь озера, тем больше в нем коллоидных фракций органического углерода, никеля и редкоземельных элементов, что может быть связано с усиленной аккумуляцией этих элементов с площади водосбора и с разрушением торфа на границе озера.
Потепление климата и таяние вечной мерзлоты в Западной Сибири, вероятно, сместят границы вечной мерзлоты к северу, так что на севере сплошная криолитозона станет прерывистой, а южная часть криолитозоны освободится от многолетней мерзлоты. Вместе с тем, основываясь на полученных данных, можно предполагать, что в случае сохранения темпов изменения температуры на планете термокарстовые озера останутся достаточно устойчивыми экосистемами и не следует ждать существенного изменения (±10–20 процентов) коллоидных пропорций органического углерода и большинства макро- и микроэлементов и, как следствие, их биодоступности.
Добавим, что изучение трансформации климата и его влияния на окружающую среду является одним из ключевых научных направлений Томского госуниверситета. Исследования, значительная часть которых направлена на оценку цикла углерода, в том числе, эмиссии парниковых газов, проводятся в рамках стратпроекта «Глобальные изменения Земли: экология, климат, качество жизни». Проект реализуется при поддержке федеральной программы «Приоритет 2030».
