Исследователь из Института океанографии Университета Джорджии Арон Стаббинс (Aron Stubbins) входит в группу исследователей, изучающих, как древний углерод, запертый в арктической вечной мерзлоте на протяжении тысяч лет, теперь превращается в углекислый газ и выбрасывается в атмосферу. Результаты исследования опубликованы в Geophysical Research Letters.
Арктика содержит огромное количество углерода в виде мерзлой почвы — остатков растений и животных, погибших более 20 000 лет назад. Поскольку этот органический материал был постоянно заморожен круглый год, он не подвергался разложению бактериями, как органический материал в более теплом климате. Как и еда в домашнем морозильнике, она заблокирована от бактерий, которые в противном случае могли бы вызвать ее разложение и преобразование в углекислый газ.«Однако, если вы позволите своей пище разморозиться, в конечном итоге бактерии разъедут ее, заставляя ее разлагаться и выделять углекислый газ», — сказал Стаббинс. «То же самое происходит с вечной мерзлотой, когда она тает».
По оценкам ученых, в почве Арктики более чем в 10 раз больше углерода, чем было выброшено в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива с начала промышленной революции. Если взглянуть на это с другой стороны, по оценкам ученых, в арктических морозильных камерах содержится в два с половиной раза больше углерода, чем сегодня в атмосфере.
Теперь, с потеплением климата, эта морозильная камера начинает таять, и давно замороженный углерод начинает выделяться в окружающую среду.«Исследование, которое мы провели, было направлено на то, чтобы посмотреть, что происходит с этим органическим углеродом, когда он высвобождается», — сказал Стаббинс. «Преобразуется ли он в углекислый газ или он все еще будет сохранен в какой-то другой форме?»Стаббинс и его коллеги проводили полевые исследования в Дуванни Яре в Сибири. Здесь река Колыма врезается в берег вечной мерзлоты, обнажая замерзший органический материал.
Это сработало для ученых, поскольку они смогли найти ручьи, состоящие на 100 процентов из талой вечной мерзлоты. Исследователи измерили концентрацию углерода, сколько ему было лет и какие формы углерода присутствовали в воде. Они разлили его по бутылкам с образцом местных микробов. Через две недели они измерили изменения в концентрации и составе углерода, а также в количестве образовавшегося углекислого газа.
«Мы обнаружили, что разложение преобразовало 60 процентов углерода в талой вечной мерзлоте в двуокись углерода за две недели», — сказал Стаббинс. «Это показывает, что углерод вечной мерзлоты определенно находится в форме, которую могут использовать микробы».Ведущий автор исследования Роберт Спенсер из Университета штата Флорида добавил: «Интересно, что мы также обнаружили, что уникальный состав талого углерода вечной мерзлоты делает этот материал настолько привлекательным для микробов».Исследование также подтвердило предположения ученых: возраст углерода, используемого бактериями, составляет не менее 20 000 лет.
Это важно, потому что это означает, что углерод не был частью глобального углеродного цикла в недавнем прошлом.«Если вы срубите дерево и сожжете его, вы просто вернете углерод, содержащийся в этом дереве, в атмосферу, в которой он изначально был получен», — сказал Стаббинс. «Однако это углерод, который долгое время находился в замороженном хранилище.«Это углерод, который не входил в активную природную систему в течение десятков тысяч лет. Повторное введение его в современную систему даст эффект».
Выброс углерода может создать то, что ученые называют петлей положительной обратной связи. Это означает, что чем больше углерода будет выбрасываться в атмосферу, тем больше будет потепление климата. Это, в свою очередь, приведет к оттаиванию большего количества вечной мерзлоты и высвобождению большего количества углерода, что приведет к продолжению цикла.«В настоящее время этот процесс не отражается в будущих климатических прогнозах (Межправительственная группа экспертов по изменению климата); на самом деле вечная мерзлота даже не учитывается», — сказал Спенсер.
«Двигаясь вперед, нам нужно выяснить, насколько последовательны наши выводы, и работать с более широким кругом ученых, чтобы лучше предсказать, насколько быстро будет происходить этот процесс», — сказал Стаббинс.Помимо Стаббинса и Спенсера, в исследовательскую группу входили Пол Манн из Нортумбрийского университета, Соединенное Королевство; Торстен Диттмар из Ольденбургского университета, Германия; Тимоти Эглинтон и Кэмерон Макинтайр из Геологического института, Цюрих, Швейцария; Макс Холмс из Исследовательского центра Вудс-Хоул; и Никита Зимов из Дальневосточного отделения Российской академии наук.