Исследование посвящено влиянию таяния вечной мерзлоты на растительность и углеродный цикл

Нил Стурчио, профессор и заведующий кафедрой геологических наук Университета Делавэра, изучает, как таяние вечной мерзлоты — подповерхностного слоя почвы, остающегося в основном замёрзшим в течение года, — влияет на растительность и углеродный цикл в районе озера Тулик на северном склоне Аляски.

В ходе полевых работ учёные использовали существующий 18 лет снегозащитный забор, чтобы изучить последствия изменения среднего накопления снега. Они предположили, что увеличение снежного покрова приведёт к более влажной и тёплой почве, большей глубине протаивания, увеличению количества кустарников и осок, а также к росту выбросов метана (CH₄).

Типичная зимняя высота снежного покрова в районе — около 30 см. Забор высотой ~2.7 м и длиной ~60 м, построенный перпендикулярно направлению ветра, создавал сугробы, что позволило смоделировать различное накопление снега — от ниже нормы до значительно выше. Летом 2012 года на четырёх опытных участках проводились двухнедельные измерения температуры почвы, состава почвенных газов, влажности, насыщения кислородом, изотопных соотношений CH₄ и CO₂, а также глубины протаивания.

Исследователи обнаружили, что в районах с повышенными зимними осадками снег действовал как одеяло, из-за чего почва промерзала не так глубоко и оставалась теплее. Более высокое накопление снега привело к повышению температуры почвы, углублению протаивания вечной мерзлоты, усилению микробной активности, увеличению содержания воды в почве, росту производства метана и усилению роста растений.

Однако в районах с уменьшенным снежным покровом почва действовала как поглотитель метана из-за повышенной активности метанокисляющих бактерий. Колебания количества метана в первую очередь реагировали на изменения в количестве и типе растительности, а также температуры и влажности почвы, а не на количество углерода в почве.

После таяния снега учёные отметили более длительный вегетационный период. На участках с большим снегом почва также проседала при таянии порового льда, образуя впадины. «Это повлияло не только на количество производимого метана, но изменило ландшафт и типы растущих там растений. Мы начали видеть древесные растения — карликовые деревья, такие как берёза, и другие кустарники — вместо просто мхов, лишайников и травы», — пояснил Стурчио.

Результаты исследования опубликованы в журнале Global Change Biology.