Почвоведы ТГУ обнаружили "горячие углеродные точки" в сибирской Арктике
08.04.2026
Почвоведы Томского государственного университета провели исследование высыхающих озёр на заболоченных равнинах в Арктической зоне РФ. Результаты показали: остаточные малые озёра в чашах спустившихся более крупных термокарстовых озёр становятся важными очагами биогеохимической активности. Они – место перераспределения углерода, питательных веществ и источник парниковых газов. Результаты исследований представлены в статье, вышедшей в журнале "Science of The Total Environment" (Q1).
"Термокарстовые озёра – это водоемы, начало образования которых вызвано проседанием почвы из-за таяния подземных льдов (вечной мерзлоты)", – поясняет заведующий лабораторией БиоГеоКлим ТГУ Сергей Лойко. – "Обычно это небольшие мелководные озёра глубиной один-два метра, неправильной формы, характерные для северных регионов. В последние десятилетия многие такие озёра активно мелеют, "утекают в реки" за счёт разрушения оттаивающих берегов".
К примеру, китайские исследователи под руководством Або Лю из Шаньдунского педагогического университета только на территории Ямала насчитали 2 712 озёр, обмелевших в период с 2000 по 2020 годы. Они представляют собой потенциально важные, но малоизученные очаги выбросов парниковых газов (ПГ), углерода и питательных веществ.
Чтобы выяснить, каков вклад таких водоёмов в эмиссию парниковых газов, учёные ТГУ выбрали три контрастных участка для исследования: Сеяха (полуостров Ямал, сплошная зона вечной мерзлоты арктической тундры), Тазовский и Ханымей.
В оставшихся после обмеления водоёмах разного срока осушения – от недавно осушенных котловин до осушенных более сотни лет назад, с хорошо развитой болотной растительностью – почвоведы ТГУ измеряли концентрации растворённых углекислого газа (CO2) и метана (CH4). Наряду с этим они оценивали потоки углекислого газа с поверхности воды, содержание растворённого органического и неорганического углерода и около 40 основных и микроэлементов. Остаточные водоёмы сравнивали с «нетронутыми» зрелыми термокарстовыми озёрами.
Основной целью этого исследования была количественная оценка того, как дренаж термокарстового озера изменяет концентрации парниковых газов и выбросы, углеродные пулы и распределение элементов в остаточных водоёмах территорий с различной площадью покрытия вечномёрзлыми породами.
"Потоки углекислого газа с поверхности обмелевших водоёмов варьировали от 0,1 до 2,0 г C‑CO2 м-2 сут-1, это довольно большая величина и она не зависит напрямую от количества времени, которое прошло после обмеления, а также от степени покрытия водосбора мерзлотой", – говорит заведующий лабораторией почвоведения НИИ ББ ТГУ Артём Лим. – "Но концентрации растворённого углекислого газа и метана возрастали последовательно от ранних стадий сукцессии (смены одних растительных сообществ другими) к поздним и фоновым озёрам".
Такое расхождение объясняется тем, что содержание растворённых газов отражает суммарные биогеохимические процессы на более длительных временных масштабах, тогда как потоки газов зависят от краткосрочных физических условий – ветра, температуры, газообмена с атмосферой. Условия для выделения газов из воды в обмелевших водоёмах более динамичные, что и приводит к большим потокам.
Химический состав вод также сильно меняется после обмеления. Лабильные, хорошо растворимые компоненты – дикарбоновые кислоты, основные ионы (Na, Mg, Ca, Cl), питательные вещества (P, K, Si), а также элементы, чувствительные к окислительно‑восстановительным реакциям (Fe, Mn) – в целом снижались по мере зарастания котловин и освоения питательных веществ растительностью.
Это отражает интенсивный биогеохимический цикл: после осушения плодородное дно быстро заселяют травы; они захватывают из донных отложений питательные вещества, которые попадают в воду обмелевших водоёмов, где активизируются водоросли. Уже позже мхи вытесняют травы, изолируют донные отложения, а химический состав вод меняется в сторону состава исходных бедных северных озёр.
Остаточные водоёмы, возникающие в чашах осушившихся термокарстовых озёр, принципиально отличаются от зрелых озёр по запасам углерода, содержанию парниковых газов и химии растворённых веществ. Появление таких систем перестраивает локальные потоки углерода и питательных элементов, меняет продуктивность наземных и водных сообществ и создаёт временные «горячие точки» биогеохимической активности.
В условиях продолжающегося потепления и нарушения гидрологического режима Арктики вклад этих остаточных бассейнов в эмиссию CO2 и CH4 и трансформацию ландшафта будет расти. Для адекватной оценки обратных связей между таянием вечной мерзлоты и климатом необходимо включать остаточные водоёмы в системы мониторинга и модели углеродного цикла, организовать долгосрочные наблюдения за концентрациями и потоками газов и отслеживать трансформацию водно‑ландшафтных связей. Как отмечают авторы статьи, остаточные водоёмы – не просто отголоски прошлого, а активные и динамичные участники северных экосистем.
Исследования выполнены при поддержке гранта РНФ № 18-77-10045 и продолжены в рамках госзадания Минобрнауки РФ № FSWM-2024-0006.
Источник: Томский государственный университет
"Термокарстовые озёра – это водоемы, начало образования которых вызвано проседанием почвы из-за таяния подземных льдов (вечной мерзлоты)", – поясняет заведующий лабораторией БиоГеоКлим ТГУ Сергей Лойко. – "Обычно это небольшие мелководные озёра глубиной один-два метра, неправильной формы, характерные для северных регионов. В последние десятилетия многие такие озёра активно мелеют, "утекают в реки" за счёт разрушения оттаивающих берегов".
К примеру, китайские исследователи под руководством Або Лю из Шаньдунского педагогического университета только на территории Ямала насчитали 2 712 озёр, обмелевших в период с 2000 по 2020 годы. Они представляют собой потенциально важные, но малоизученные очаги выбросов парниковых газов (ПГ), углерода и питательных веществ.
Чтобы выяснить, каков вклад таких водоёмов в эмиссию парниковых газов, учёные ТГУ выбрали три контрастных участка для исследования: Сеяха (полуостров Ямал, сплошная зона вечной мерзлоты арктической тундры), Тазовский и Ханымей.
В оставшихся после обмеления водоёмах разного срока осушения – от недавно осушенных котловин до осушенных более сотни лет назад, с хорошо развитой болотной растительностью – почвоведы ТГУ измеряли концентрации растворённых углекислого газа (CO2) и метана (CH4). Наряду с этим они оценивали потоки углекислого газа с поверхности воды, содержание растворённого органического и неорганического углерода и около 40 основных и микроэлементов. Остаточные водоёмы сравнивали с «нетронутыми» зрелыми термокарстовыми озёрами.
Основной целью этого исследования была количественная оценка того, как дренаж термокарстового озера изменяет концентрации парниковых газов и выбросы, углеродные пулы и распределение элементов в остаточных водоёмах территорий с различной площадью покрытия вечномёрзлыми породами.
"Потоки углекислого газа с поверхности обмелевших водоёмов варьировали от 0,1 до 2,0 г C‑CO2 м-2 сут-1, это довольно большая величина и она не зависит напрямую от количества времени, которое прошло после обмеления, а также от степени покрытия водосбора мерзлотой", – говорит заведующий лабораторией почвоведения НИИ ББ ТГУ Артём Лим. – "Но концентрации растворённого углекислого газа и метана возрастали последовательно от ранних стадий сукцессии (смены одних растительных сообществ другими) к поздним и фоновым озёрам".
Такое расхождение объясняется тем, что содержание растворённых газов отражает суммарные биогеохимические процессы на более длительных временных масштабах, тогда как потоки газов зависят от краткосрочных физических условий – ветра, температуры, газообмена с атмосферой. Условия для выделения газов из воды в обмелевших водоёмах более динамичные, что и приводит к большим потокам.
Химический состав вод также сильно меняется после обмеления. Лабильные, хорошо растворимые компоненты – дикарбоновые кислоты, основные ионы (Na, Mg, Ca, Cl), питательные вещества (P, K, Si), а также элементы, чувствительные к окислительно‑восстановительным реакциям (Fe, Mn) – в целом снижались по мере зарастания котловин и освоения питательных веществ растительностью.
Это отражает интенсивный биогеохимический цикл: после осушения плодородное дно быстро заселяют травы; они захватывают из донных отложений питательные вещества, которые попадают в воду обмелевших водоёмов, где активизируются водоросли. Уже позже мхи вытесняют травы, изолируют донные отложения, а химический состав вод меняется в сторону состава исходных бедных северных озёр.
Остаточные водоёмы, возникающие в чашах осушившихся термокарстовых озёр, принципиально отличаются от зрелых озёр по запасам углерода, содержанию парниковых газов и химии растворённых веществ. Появление таких систем перестраивает локальные потоки углерода и питательных элементов, меняет продуктивность наземных и водных сообществ и создаёт временные «горячие точки» биогеохимической активности.
В условиях продолжающегося потепления и нарушения гидрологического режима Арктики вклад этих остаточных бассейнов в эмиссию CO2 и CH4 и трансформацию ландшафта будет расти. Для адекватной оценки обратных связей между таянием вечной мерзлоты и климатом необходимо включать остаточные водоёмы в системы мониторинга и модели углеродного цикла, организовать долгосрочные наблюдения за концентрациями и потоками газов и отслеживать трансформацию водно‑ландшафтных связей. Как отмечают авторы статьи, остаточные водоёмы – не просто отголоски прошлого, а активные и динамичные участники северных экосистем.
Исследования выполнены при поддержке гранта РНФ № 18-77-10045 и продолжены в рамках госзадания Минобрнауки РФ № FSWM-2024-0006.
Источник: Томский государственный университет