Аккуратнее с аккумулятором! Обращение с почвами в Арктике требует деликатности

За последние годы наши учёные существенно расширили и уточнили представление об экологической ситуации в Арктике и последствиях антропогенного воздействия на её природную среду.

Арктическая зона РФ составляет более одной пятой территории страны (в сухопутной части – более 2 миллионов кв. км), здесь проживают порядка 2,5 миллиона человек. Свой вклад в изучение стратегически важного для России региона внесли участники научных проектов, отобранных в 2018 году в рамках конкурса «Арктика», который был организован Российским фондом фундаментальных исследований (РФФИ). Применение междисциплинарного подхода позволило учёным продвинуть многие направления изысканий, опровергнуть либо подтвердить ранее существовавшие оценки тех или иных проблем, предложить новые пути их решения. Проект «Влияние антропогенных воздействий на структуру и функционирование почвенного яруса экосистем Арктики как регулятора обмена парниковых газов» объединил представителей нескольких естественных наук.

«Редкий случай, когда в рамках исследования, включающего изучение эмиссии парниковых газов, вместе с экологами, географами, почвоведами работал и микробиолог», — отмечает руководитель проекта, заведующий Отделом географии и эволюции почв Института географии РАН (ИГ РАН) доктор географических наук Сергей Горячкин.

Так, специалистом в области микробиологии, приглашённым в команду, стал научный сотрудник Почвенного института им. В.В. Докучаева, кандидат биологических наук Дмитрий Никитин.

По словам Сергея Горячкина, участники исследования стремились составить максимально полную картину структуры микробиома нетронутых и антропогенно-преобразованных участков почвенного яруса арктических экосистем. Именно этот ярус определяет основные элементы циклов углерода и азота и поведение парниковых газов, изучение которого проводилось под руководством опытного эколога, доктора биологических наук Дмитрия Карелина. Часть данных учёные получили самостоятельно, добывая образцы и измеряя потоки газов в экспедициях «Арктического плавучего университета» на Новой Земле и Земле Франца-Иосифа, а также на полуострове Рыбачий, острове Колгуев и в Пинежском заповеднике (кандидат географических наук Андрей Долгих и аспирантка Анастасия Шматова). Кроме того, были изучены почвы и данные измерений, предоставленные участникам проекта из других точек Российской Арктики, включая Ямал и Чукотку. В общей сложности исследование потоков парниковых газов охватило широкий спектр биоклиматических условий (от северной тайги до высокоарктической тундры) и целый набор различных антропогенных воздействий (жилая застройка, олений выпас, огороды, транспортная инфраструктура, добыча газа, нефти, угля, пожары и др.).

Помимо исследования структуры и функционирования основных групп почвенных микроорганизмов в рамках проекта были оценены устойчивость и изменчивость различных пулов органического вещества почв на основе радиоуглеродного датирования.

«В ИГ РАН находится одна из немногих в мире лабораторий, специализирующихся на датировании органического вещества именно почв. Там есть уникальное для нашей страны оборудование, с помощью которого углеродосодержащие материалы очищаются от примесей и превращаются в подходящие для датирования графиты. Однако возможностей для самого датирования графитов в нашей стране не было, поэтому его проводили на ускорителе в Центре геохронологических исследований Университета Джорджии (США)», — рассказал руководитель проекта.

Получить эту весьма затратную услугу, по его словам, удалось благодаря гранту РФФИ. И это притом, что предварительная графитизация образцов «дома» в лаборатории радиоуглеродного датирования и электронной микроскопии под руководством Эли Зазовской существенно удешевила эту часть изысканий в целом.

Вклад различных антропогенных воздействий в изменение структуры арктических экосистем в ходе проекта оценивался также с применением различных дистанционных методов, включая съёмки с беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) и космосъёмки с различным разрешением. Эту работу полностью обеспечил научный сотрудник ИГ РАН Александр Добрянский, использовав возможности своего Отдела картографии и дистанционного зондирования Земли. Одним из ключевых результатов исследования стала ежегодно пополняемая база данных, созданная на основе многолетних полевых наблюдений (2014-2021) за природными и антропогенными потоками основных биогенных парниковых газов (CO₂, метан, закись азота) в мерзлотных областях. В рамках проекта определена биосферная роль арктических почв, в которых складируются и сохраняются биогенные элементы экосистем, необходимые для поддержания и восстановления растительности региона. Установлено: антропогенная активность в Арктике приводит к тому, что в природных экосистемах некоторые участки территорий, аккумулирующих углерод парниковых газов из атмосферы, превращаются в его источники и этот эффект сопоставим с воздействием климатических изменений, действующих в том же направлении.

Человеческая деятельность ускоряет процесс оборота органического вещества и уменьшает наиболее древний и стабильный пул углерода внутриагрегатного вещества в почве. В этом пуле преобладают органоминеральные комплексы, а его сокращение увеличивает эмиссию углерода из почвенного покрова.

С антропогенным фактором исследователи связывают и уменьшение среднего интервала между природными пожарами в последнее тысячелетие (111 лет) по сравнению с тем же показателем в предыдущие 9,3 тысячи лет (189 лет). Этот вывод был сделан кандидатом географических наук Никитой Мергеловым с соавторами на основании изучения почв карстовых воронок на севере Архангельской области, в которых под влиянием эрозии и аккумуляции «записываются» основные пирогенные события. Между тем, Сергей Горячкин обратил внимание на то обстоятельство, что со времени появления здесь человека (примерно тысячу лет назад) число пожаров выросло всего на 10%. Основной их причиной по сей день остаются сугубо природные так называемые сухие грозы (поджог молнией высоких деревьев и прилегающей к ним сухой подстилки), а антропогенные пожары в этой малонаселенной местности сравнительно редки. Помимо оценки дыхания почвы (эмиссии CO₂) в ходе реализации проекта исследователи установили численность КОЕ в образцах (единица оценки количества жизнеспособных бактерий или клеток микроскопических грибов), определили таксономическое разнообразие бактерий и микромицетов (микроскопических грибов), количество рибосомальных генов архей, бактерий и грибов на исследуемых территориях, а также провели молекулярную идентификацию прокариот (бактерий и архей).

Результаты полевых работ участников проекта на архипелаге Земля Франца-Иосифа расширили не только объем знаний о циклах углерода и азота в экстремальных условиях Арктики, но и арсенал методов их получения. В частности, учёные описали растительность островов и распространение углеводородного загрязнения, определили дешифровочные признаки для проведения аэрофотосъемки природно-антропогенных экосистем и получили снимки нескольких участков как в антропогенно-измененном, так и естественном состоянии, дополнили методику аэровизуальных БПЛА-наблюдений для картографирования почвенного яруса.

Исследование подтверждает: антропогенное влияние в целом увеличивает эмиссию диоксида углерода в регионе. Рекомендации учёных включают совет по возможности не расширять существующие территориальные границы хозяйственной деятельности в Арктике и не наращивать площади современных поселений.

Проблема влияния выпаса оленей на изменение состава почв Арктической зоны, также затронутая в ходе реализации проекта, заслуживает, по мнению Сергея Горячкина, отдельного внимания и сотрудничества учёных и местных администраций для поиска эффективных решений.

Татьяна Возовикова

Источник: Газета «Поиск»
Фото: poisknews.ru

Вы можете отметить интересные вам фрагменты текста, которые будут доступны по уникальной ссылке в адресной строке браузера.

Помог ли вам материал?
0    0