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.
ТюмГУ
# лишайники
# мхи
# парниковый эффект
# пожар
# тундра
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.
Восстановление растительности тундры после пожара / ©www.sciencedirect.com
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.
Источник: