Таяние вечной мерзлоты ведет к выбросу в атмосферу миллионов тонн метана

Огромные пространства, ныне занятые малопродуктивными заболоченными экосистемами тундры и тайги (вверху), всего 10-12 тысяч лет назад — в конце плейстоцена — представляли собой сухую «мамонтовую степь», кормившую многомиллионные стада крупных травоядных (внизу, © рис. Николая Ковалева; на переднем плане — гигантский ископаемый носорог эласмотерий). Сегодня плейстоценовая органика, законсервированная в вечной мерзлоте, поступает в атмосферу в виде метана, что ускоряет процесс глобального потепления (изображения с сайтов www.sciencemag.org и www.macroevolution.narod.ru)

Российский эколог Сергей Зимов (Sergey A. Zimov) и его коллеги из США установили, что в результате таяния вечной мерзлоты на севере Сибири в атмосферу ежегодно поступает около 4 млн тонн метана. Этот парниковый газ образуется в результате разложения плейстоценовой органики, которая была «законсервирована» в вечной мерзлоте свыше 30 тысяч лет назад. Выбросы метана в свою очередь способствуют дальнейшему потеплению климата.

Выделение метана из талых озер на севере Сибири было замечено давно, однако точно оценить его масштабы до сих пор не удавалось. Основная сложность состоит в том, что метан выделяется в виде пузырей, причем выбросы происходят крайне неравномерно — как в пространстве, так и во времени.

Зимов и его коллеги разработали метод количественной оценки этих выбросов, основанный на анализе пространственного распределения и размера метановых пузырей, которые осенью вмерзают в лед, и «горячих точек» — незамерзающих отверстий во льду, каждое из которых выбрасывает в атмосферу до 30 литров метана в сутки. Исследователи пришли к выводу, что талые озера Северной Сибири, число и площадь которых быстро растут в результате таяния вечной мерзлоты, ежегодно выбрасывают в атмосферу около 3,8 млн тонн метана — примерно в 5 раз больше, чем ранее предполагалось. За 26 лет (с 1974-го по 2000-й) площадь талых озер увеличилась на 14,7%, а эмиссия метана из них — на 58% (в 1974 году, по полученным оценкам, озера выделили лишь 2,4 млн тонн парникового газа).

Изотопный анализ показал, что весь выделяющийся метан имеет биогенное происхождение. Метан из «горячих точек» имеет плейстоценовый возраст (35260–42900 лет). Это означает, что в результате таяния вечной мерзлоты в атмосферу поступает органика, «законсервированная» в грунте в эпоху плейстоцена, когда на месте нынешней бесплодной тундры простиралась мамонтовая степь и паслись гигантские стада крупных травоядных (сегодня нечто подобное можно увидеть только в африканских саваннах).

Сергей Зимов, один из авторов статьи в Science, известен прежде всего как создатель и вдохновитель уникального проекта «Плейстоценовый парк», цель которого — восстановление высокопродуктивных степных «мамонтовых» экосистем Северной Евразии. Осуществление этого проекта, помимо прочего, позволило бы приостановить эмиссию метана из северных болот и озер (фото с сайта www.sciencemag.org)

Большинство озер Северной Сибири отличается от европейских и американских озер тем, что их дно образует так называемая едома — вечная мерзлота плейстоценового возраста, насыщенная органикой (2%) и содержащая от 50 до 90% льда. В наши дни в связи с потеплением климата едома быстро тает по краям озер, в результате чего берега проваливаются и тонут, а озеро расширяется. Органическое вещество из растаявшей едомы поступает на дно озера, где в бескислородных условиях оно перерабатывается микроорганизмами, выделяющими метан.

В зонах менее интенсивной эмиссии возраст метана оказался ниже (1385–22 050 лет). Это означает, что не только плейстоценовая, но и более поздняя голоценовая органика тоже охотно утилизируется анаэробными бактериями-бродильщиками и метаногенными архебактериями. Доля плейстоценового метана в выбросах сибирских озер в целом составляет 41–83%.

Запасы органики в сибирской вечной мерзлоте чрезвычайно велики. Если потепление климата в Северной Сибири будет продолжаться, это может привести к выбросу в атмосферу колоссальных количеств метана — в статье говорится о десятках тысяч тераграммов, то есть о десятках миллиардов тонн. Это в свою очередь резко ускорит дальнейшее потепление климата.

Источник: K. M. Walter, S. A. Zimov, J. P. Chanton, D. Verbyla, F. S. Chapin III. Methane bubbling from Siberian thaw lakes as a positive feedback to climate warming // Nature. 2006. V. 443. P. 71-75.

См. также:
1) Ученые предлагают вечной мерзлоте вспомнить далекое прошлое.
2) Массовое вымирание крупных животных в конце плейстоцена.
3) Проект «Плейстоценовый парк».

Александр Марков

Последние новости: Экология, Наука в России, Александр Марков

24 мая Слуховая кора избирательно слышит то, к чему мы прислушиваемся

22 мая Ген, улучшающий память, заодно повышает и риск посттравматического стрессового растройства

19 мая Эволюция видов в сообществе идет не так, как в монокультуре

17 мая Самки рыб-чистильщиков ведут себя вежливее с незнакомцами, чем с давними приятелями

7 мая Дафнии заселяют альпийские озера, ставшие более продуктивными

26 апреля Сегменты у насекомых развиваются по часам

23 апреля Искусственные полимеры могут хранить генетическую информацию

20 апреля Глобальное потепление после последнего оледенения сопровождалось опережающим повышением содержания СО2 в атмосфере

18 апреля Дрожжи занимаются сексом не от хорошей жизни

17 апреля От паразита можно защититься, но иногда выгоднее ему поддаться

Астрономические наблюдения недели

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):