Органический углерод в вечной мерзлоте Арктики и его влияние на климат

Запасы углерода в вечной мерзлоте

Вечная мерзлота Арктики содержит значительные объемы органического углерода, большая часть которого представлена остатками растений. Оценки указывают на наличие около 1300 гигатонн органического углерода в мерзлоте и еще 400 гигатонн — в морских осадках и речных дельтах.

Перемещение углерода в океан

С потеплением климата Арктика нагревается быстрее других регионов, что приводит к оттаиванию мерзлоты и разрушению береговой линии. В результате ранее запертый в почве углерод поступает в Северный Ледовитый океан через реки и прибрежную эрозию. Ежегодно в море попадает до 0,02 гигатонны углерода, и прогнозируется, что этот поток может увеличиться на 70–150% к 2100 году.

Участие микроорганизмов в углеродном цикле

После попадания в океан часть углерода разлагается морскими микроорганизмами, которые превращают его в парниковые газы, способствующие изменению климата. Однако исследования показали, что только небольшая доля этого углерода становится частью активного углеродного цикла. Микроорганизмы преобразуют примерно 10% органического углерода из осадков в газы, которые могут затем попасть в атмосферу. Основная часть углерода остается захороненной на морском дне.

Предпочтения микроорганизмов

Анализ изотопного состава поровой воды в осадках позволил определить, что морские микроорганизмы предпочитают свежий органический материал, например, остатки водорослей, а не старый углерод из вечной мерзлоты. Это может означать, что вклад древнего углерода в уровень парниковых газов в атмосфере ниже, чем предполагалось ранее.

Влияние на прибрежные экосистемы

Перемещение углерода с суши в океан влияет не только на выбросы парниковых газов, но и на химию и биологию прибрежных вод. Осадки, поступающие в результате эрозии, уменьшают количество солнечного света, проникающего в воду, делая ее мутной. Растворенный органический углерод дополнительно затемняет воду, что снижает фотосинтез у одноклеточных водорослей, необходимых для производства биомассы и кислорода. Это первичное производство поддерживает пищевые цепи, включающие рыбу, ракообразных и тюленей.

Перспективы дальнейших исследований

Для более точной оценки влияния оттаивания вечной мерзлоты на климат необходимы дополнительные исследования, поскольку часть органического углерода может разлагаться еще до достижения морского дна. В 2027 году планируется международная исследовательская кампания «Arctic Pulse», в ходе которой будут проведены координированные наблюдения с ледокола, самолетов и наземных станций. Целью является изучение того, как быстрые изменения окружающей среды трансформируют арктические экосистемы.

Значение для климатических моделей

Полученные данные позволяют точнее определить, сколько углерода сохраняется на морском дне и сколько разлагается, что важно для построения климатических моделей и прогнозирования последствий оттаивания вечной мерзлоты для глобального климата.