Ученые ТюмГУ и Вестфальского университета имени Вильгельма (Германия) в ходе проведенных совместно исследований зафиксировали устойчивую тенденцию замены лишайников на мхи и кустарники на выгоревших в пожарах участках тундры Западной Сибири. Это приводит к увеличению объемов поглощения углекислого газа в процессе фотосинтеза на выгоревшей территории. И теперь вопрос в том, в какую сторону и насколько смещается баланс углеродного обмена — в сторону связывания (что уменьшает парниковый эффект) или в сторону увлечения выброса (что усиливает этот эффект). Такие процессы необходимо изучать для прогнозирования трансформации углерода в воздухе на северных территориях России.
Выяснилось, что тундра Западной Сибири восстанавливает растительный покров после пожаров таким образом, что это сказывается на парниковом эффекте / ©Getty images
Координатор исследований – почетный доктор ТюмГУ, профессор Норберт Хёльцель. Ученые проанализировали, как восстанавливается растительность по прошествии более 40 лет после пожара. Результаты опубликованы в журнале Science of the Total Environment. «Лесные пожары относительно редки в экосистемах субарктической тундры, но они могут сильно изменить свойства экосистем. Краткосрочное воздействие пожаров на растительность субарктических тундр хорошо задокументировано, но долгосрочное восстановление растительности изучено меньше. В работе мы использовали пространственно-временной подход.
Он позволил увидеть, что температура почвы и глубина «активного» слоя восстановились по прошествии более 44 лет. Однако растительность не полностью достигла предшествующего пожару состояния. Нарушенные огнем участки имели более низкий лишайниковый и более высокий кустарниковый покров», – рассказал заслуженный эколог России, доктор биологических наук, директор Научно-исследовательского института экологии и рационального использования природных ресурсов ТюмГУ Андрей Соромотин. Известно при этом, что мхи и кустарники способны более активно поглощать углекислый газ из воздуха.
Была также изучена структура почвы и растительности сухой, лишайниковой тундры Западной Сибири на трех крупных участках, где пожары прошли более 44, 28 и 12 лет назад. На 60 участках ученые определили температуру почвы и глубину протаивания вечной мерзлоты, отобрали пробы растительности и измерили ее функциональные особенности. Любопытно, что на сгоревших участках доминирующим видом кустарников стала карликовая береза (Betula nana), которая продемонстрировала относительно высокую жизнеспособность (большую удельную площадь листьев и высоту растений) по сравнению с контрольными участками.
В исследование были задействованы молодые специалисты. Аспирантка Института наук о Земле ТюмГУ Лея Бродт проверяла полевые материалы методами дистанционного зондирования земли по индексу растительности (NDVI). Она оценила тенденции в нормализованном разностном вегетационном индексе, чтобы подкрепить результаты натурных измерений.
Ученые выяснили, что происходят два разнонаправленных процесса — с одной стороны, замещение лишайников мхами и высшими растениями приводит к увеличению объемов поглощения углекислого газа в процессе фотосинтеза на выгоревшей территории, а с другой, растепление почв приводит к деградации многолетнемерзлых пород и вовлечению в процессы минерализации новых, недоступных ранее, объемов органических веществ.
Это приводит к увеличению эмиссии углекислого газа с этих участков. Вопрос в том, в какую сторону и насколько смещается баланс углеродного обмена — в сторону связывания (что уменьшает парниковый эффект), или в сторону увлечения выброса (что усиливает этот эффект). Такие вещи необходимо изучать как в пространственном так и во временном аспектах для прогнозирования процессов секвестрации углерода нашими северными территориями.
Эксперты отмечают, что последствия пожаров в Арктике — одна из наиболее актуальных тем научных исследований, особенно в связи с оценкой роли экосистем тундры в процессах выделения и сохранения углерода. Ожидается, что с потеплением климата частота тундровых пожаров будет увеличиваться. Есть свидетельства того, что огромные пространства вечной мерзлоты вследствие глобального потепления становятся источниками парниковых газов (водяных паров, углекислого газа и метана). «Понимание долгосрочных последствий пожаров необходимо для прогнозирования будущих изменений экосистем Арктики и их роли в процессах секвестрации углерода», – подчеркнул Андрей Соромотин.
Проблематика депонирования углерода в почвах — одна из приоритетных для Тюменского государственного университета. ТюмГУ определен федеральной площадкой для создания карбонового полигона в 2020 году. Начата работа по проекту «Устойчивое землепользование в Арктике в свете глобальных природных изменений: естественные и антропогенные факторы стабильности» (TerrArctic) под руководством профессора Гёттингенского университета (Германия) Якова Кузякова по мегагранту Правительства Тюменской области.
Комментарии
Надеюсь, что северным народам эти процессы принесут рост благосостояния, так как, похоже, увеличивается кормовая база северных оленей...