Человек растопил тундру

Круговорот углерода протекает между всеми оболочками Земли — атмосферой, литосферой, почвой, гидро- и биосферами. Поэтому любые изменения в биогеохимическом цикле углерода оказывают колоссальное влияние на глобальные изменения природной среды. Немалое воздействие на формирование мирового климата оказывают тундровые ландшафты — так, в субарктических регионах атмосферная углекислота аккумулируется в почвенном гумусе и осадках озер и болот. Для таких территорий характерны термокарстовые процессы, связанные с проседанием почв и горных пород в результате таяния подземного льда в зоне многолетней мерзлоты. Продуктом термокарстовых процессов являются разнообразные понижения рельефа, например воронки и провалы. При заполнении таких понижений водой образуются термокарстовые озера, которые составляют основную часть гидрографической сети Большеземельской и Малоземельской тундры.

Российские ученые решили выяснить, как современные антропогенные и климатические изменения влияют на состояние озер Большеземельской тундры — равнинной холмистой местности, которая находится на территории Республики Коми и Ненецкого автономного округа.

Основная часть Большеземельской тундры приходится на многолетнюю мерзлоту, однако здесь встречаются и безмерзлотные участки, поэтому распространение вечной мерзлоты здесь не сплошное, а прерывистое.

В рамках проекта Российского научного фонда был сформирован коллектив из специалистов Федерального исследовательского центра изучения Арктики РАН, Томского государственного университета и Института нефтегазовой геологии и геофизики города Томска, которые уже имеют опыт многолетних исследований образования термокарстовых озер, а также гидрохимии поверхностных и подземных вод мерзлотных районов Западной Сибири.

Людмила Широкова

Людмила Широкова, руководитель проекта, рассказала отделу науки: «Наша основная задача — проследить за эволюцией экологического состояния поверхностных вод Большеземельской тундры. За последние 30 лет наблюдались возрастание антропогенной нагрузки и климатические изменения, которые поспособствовали развитию термокарстовых процессов. Мы провели комплексные ландшафтно-геохимические лимнологические работы, которые включают в себя гидрологические, гидрохимические, биологические и микробиологические мероприятия, а также георадиолокацию — зондирование территории импульсами электромагнитных волн. В совокупности эти работы позволили нам составить характеристику компонентов биогеохимического цикла углерода в ходе естественной эволюции водных объектов мерзлотных ландшафтов, от небольших депрессий, просадок (округлых неглубоких понижений) и мочажин (обводненных топких участков болот) до малых и больших термокарстовых озер.

Параллельно была проведена оценка эволюции площади водных объектов за последние десятилетия с использованием современных ГИС-технологий и дистанционного зондирования».

Для осуществления проектных работ ученые получили грант Российского научного фонда (РНФ). «Проект РНФ дает возможность молодым ученым проводить серьезные исследования на мировом уровне с использованием современного оборудования», — пояснила автор проекта. За первые полтора года исследователи уже опубликовали статьи в ведущих международных журналах, например Chemical Geology, Applied Geochemistry, Biogeosciences и Aquatic Geochemistry.

В дальнейшем ученые планируют провести ряд полевых работ, собрать пробы воды и проанализировать их в лаборатории, чтобы выявить возможные источники техногенного загрязнения поверхностных вод Большеземельской тундры. «Уже сейчас мы видим некоторые биогеохимические индикаторы антропогенного загрязнения, такие как водная растительность и растительность тундр, — добавила Широкова. — Мы были первыми, кто экспериментально исследовал, как тяжелые металлы взаимодействуют с водной экосистемой криолитозоны Европейской субарктики — слоем биосферы, для которого характерны отрицательные температуры породы и почв и присутствие пластов льда. Принципиальной новизной нашего проекта также является сравнение термокарстовых озер Большеземельской тундры с термокарстовыми озерами севера Западной Сибири.

Людмила Широкова

Такое сравнение позволит оценить влияние таяния вечной мерзлоты на гидрохимию и гидробиологию термокарстовых озер в районах, различающихся по уровню увлажненности, температурного режима, характера растительности и литологии подстилающих пород».

На сегодняшний день уже было отмечено появление новых водоемов и увеличение площади термокарстовых озер. Дальнейшее детальное изучение экологического состояния, эволюции термокарстовых озер Большеземельской тундры, подсчет эмиссии метана и углекислого газа с их поверхности и запасов углерода помогут проследить не только за динамикой экосистемы, но и составить рекомендации по рациональному природопользованию районов прерывистой вечной мерзлоты — от строительства дорог и зданий до добычи полезных ископаемых.

Текст подготовлен в сотрудничестве с проектом «Индикатор» (Indicator.Ru).