Углеродный след вечной мерзлоты: как Западная Сибирь «фильтрует» парниковые газы на пути от почвы к рекам

Глобальный углеродный цикл в Арктике во многом определяется реками, которые выносят растворённый органический углерод (DOC) и парниковые газы из тающих почв. Но что происходит с этими веществами на их долгом пути от лесной почвы до крупной реки? Ученые Томского госуниверситета совместно с коллегами из ФИЦ комплексного изучения Арктики РАН (Архангельск), Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН (Томск) и Университета Тулузы (Франция) провели исследование полных гидрологических континуумов Западной Сибири, проследив судьбу углерода и десятков химических элементов на 1500 км от южной тайги до сплошной мерзлоты тундры.

Исследователи отобрали пробы в шести ключевых звеньях цепочки: почвенная вода, верховое болото, озеро, прибрежная зона, ручей, река. Во всех пробах определяли концентрации DOC, углекислого газа, метана и 40 макро- и микроэлементов.

Оказалось, что сплошная мерзлота (тундра) действует как гидрологический изолятор. Подземные воды практически не смешиваются с поверхностными, поэтому концентрации подвижных элементов (Ca, Mg, анионы) не растут вниз по течению. Основной источник углерода и парниковых газов — верхние слои почв и болота. Территории без мерзлоты (тайга) демонстрируют активный водообмен. Здесь концентрации многих элементов увеличиваются вниз по течению за счёт активного поступления грунтовых вод, что указывает на сильную гидрологическую связность.

DOC, Fe, Al образуют единый «кочующий» комплекс: они транспортируются вместе в форме органо-минеральных коллоидов, и их концентрация падает по мере движения к крупным рекам. Парниковые же газы не подчиняются простым правилам: их уровни определяются не размером водосбора, а локальными редокс-условиями в каждом конкретном звене цепи.

Работа предлагает основу для предсказания последствий таяния мерзлоты. Она показывает, что по мере отступления мерзлоты и роста гидрологической связности арктические реки будут становиться не просто «трубами» для выноса углерода, а сложными биогеохимическими реакторами, где изменится баланс между выносом коллоидного углерода и поступлением грунтовых вод с новым набором элементов — а это очень важно для точного моделирования будущих выбросов парниковых газов в Сибири.

Работа опубликована в Water Research, сделана она при поддержке РНФ.

Источник: Пресс -служба ТГУ