Арктика нагревается в два раза быстрее, чем остальная часть планеты. Одним из последствий этой тенденции является таяние вечной мерзлоты, слоя земли, который оставался замороженным в течение тысяч лет в некоторых районах. Эта мерзлая почва и растительность в настоящее время содержат в два раза больше углерода, чем содержится в атмосфере.
По мере таяния вечной мерзлоты на севере Аляски, в Канаде, Сибири и других высокоширотных регионах микробы в почве потребляют органические материалы, выделяя углекислый газ или метан, еще более мощный парниковый газ, в озера и атмосферу.
Но более теплый и влажный климат может также привести к тому, что больше углерода от растений на суше будет перемещаться в озера. Увеличение потока углерода из растений и почвы в арктические озера стимулирует увеличение выбросов парниковых газов из водоемов. И в малоизученном регионе с миллионами озер до сих пор остается загадкой, сколько углерода перемещается с суши в озера и, в конечном счете, в атмосферу..
Новое исследование, проведенное Вашингтонским университетом и Геологической службой США, показывает, что многие озера не представляют большой угрозы глобальному уровню углерода, по крайней мере, на данный момент. В плоских, засушливых районах Арктики, усеянных тысячами озер - ландшафт, который составляет около четверти всего арктического региона - многие озера функционируют как автономные единицы, не выделяя большого количества углекислого газа.
«Мы обнаружили, что не все высокоширотные озера являются большими дымоходами углерода в атмосферу, и что озера в регионе не перерабатывают активно много вечной мерзлоты или растительного углерода с земли», - сказал ведущий автор Мэтью Богард, постдокторант Школы экологических и лесных наук Университета Вашингтона.«Документирование гетерогенной природы северных озер, как мы сделали здесь, позволит лучше определить роль арктических озер в глобальном углеродном цикле».
Исследование будет опубликовано в Интернете 11 февраля в журнале Nature Geoscience.
Исследователи посетили 20 озер несколько раз в течение года в районе Юкон-Флэтс на северо-востоке Аляски: обширный сухой ландшафт, испещренный тысячами озер, где протекает река Юкон, последняя крупнейшая река Северной Америки, не защищенная плотиной.. Их цель состояла в том, чтобы отследить поток углерода через пищевую сеть и проверить химический состав воды в каждом озере на наличие признаков углерода из вечной мерзлоты в регионе, который ранее не изучался таким образом. По словам исследователей, почти все соответствующие исследования проводились в нескольких изолированных районах Арктики, которые не обязательно отражают характеристики озер в регионе.
«Проблема, которую мы преодолели в этом исследовании, заключается в том, чтобы добраться до некоторых очень сложных с точки зрения логистики мест, чтобы получить более полную картину того, что происходит в Арктике, где буквально миллионы озер», - сказал старший автор Дэвид Бутман. доцент Школы экологических и лесных наук Университета Вашингтона.«Эти результаты показывают необходимость лучшего понимания разнообразия экосистем в этом регионе».
Во время каждой полевой поездки исследовательская группа летала на гидросамолете из Фэрбенкса, Аляска, в отдаленное место в Национальном заповеднике дикой природы Юкон-Флэтс, где каждое лето кишат мигрирующие утки и другие водоплавающие птицы. Их жилье было скромным: старый охотничий домик, который теперь принадлежит Службе рыболовства и дикой природы США для полевых исследований, служил безопасным местом для сна, приготовления пищи, зарядки оборудования и фильтрации воды после долгих дней в полевых условиях. В этом районе часто встречаются черные медведи и лоси, о чем свидетельствуют большие шипы на дверях и окнах хижины, чтобы не пускать туда животных.
Каждый день исследователи летали от озера к озеру, собирая пробы воды, стоя на коленях на понтонах самолета, и опуская в воду датчики для измерения температуры, растворенного кислорода и других характеристик озера. В хороший день два исследователя и пилот могли поразить восемь разных озер, иногда им приходилось оставлять одного человека на часть дня, если озера были слишком мелкими, чтобы взлететь на самолете с полным весом.
В ходе своих анализов исследователи обнаружили, что почти в каждом озере, которое они тестировали, не было обнаружено признаков древнего углерода из вечной мерзлоты, а производство двуокиси углерода было намного меньше, чем ожидалось.
Озера выделяют углекислый газ, когда он поступает из внешних источников в ландшафте, таких как реки и грунтовые воды. Кроме того, бактерии и животные производят его при переваривании пищи, и углекислый газ может накапливаться, если они производят его быстрее, чем растения и водоросли могут поглощать его во время фотосинтеза.
Но здесь исследовательская группа увидела доказательства того, что многие озера более сбалансированы по производству и поглощению углекислого газа, чем озера в других регионах. Следовательно, озера были меньшим источником углекислого газа в атмосферу, чем наблюдается в других частях мира.
«Смысл в том, что не все озера являются горячими точками для выброса углерода с земли», - сказал Бутман. «Но мы пока не знаем, как эти конкретные ландшафты изменятся в более теплом климате, так как они изучаются впервые».
По мере потепления климата ожидается, что большие лесные пожары охватят равнины Юкона, что потенциально приведет к выбросу огромного количества углерода с суши в озера в этом ландшафте, что может стимулировать увеличение выбросов углекислого газа. Текущая и будущая работа исследовательской группы поможет сравнить то, что происходит сейчас, чтобы лучше понять будущие изменения.