Учёные Томского государственного университета совместно с коллегами из Китая и Германии исследовали процесс аэробного окисления метана в мелких термокарстовых озёрах, появившихся в результате таяния вечной мерзлоты. Целью учёных была оценка продукции СО2 и потенциала аэробного окисления метана в отложениях термокарстовых озер и зависимость этих процессов от стадии развития озера. Выяснилось, что «биореактором», в котором метан превращается в углекислоту, являются верхние слои донных отложений озер. Результаты исследования, выполненного при поддержке РНФ, опубликованы в статье в высокорейтинговом журнале Global Change Biology (Q1).
— Термокарстовые озера являются важными источниками парниковых газов, таких как метан (CH4) и углекислый газ (CO2), образующихся в результате непрерывного таяния вечной мерзлоты из-за глобального потепления, — рассказывает старший научный сотрудник лаборатории «БиоГеоКлим» ТГУ Ринат Манасыпов. — Традиционно считается, что чем меньше термокарстовое озеро, тем больше оно продуцирует парниковых газов. Это обусловлено активным поступлением органического вещества при оттаивании мерзлых торфяников в процессе развития озера. В результате исследования термокарстовых озёр в зоне прерывистого распространения мерзлоты, где процессы таяния мерзлоты наиболее выражены (около пос. Ханымей, ЯНАО), мы выяснили, что продукция СО2 в верхнем слое донных отложений действительно несколько выше в малых озерах по сравнению с большими, но имеются значительные отличия в более глубоких слоях.
Главным фактором, определяющим интенсивность образования углекислого газа в водной среде, является наличие кислорода. Метан, который бактерии производят в процессе переработки органики, в присутствии кислорода окисляется, и образуется углекислый газ, оказывающий меньший парниковый эффект по сравнению с метаном.
Выяснилось, что маленькие озера окисляют метан до углекислого газа только в верхнем слое донных отложений, а на глубине 10-20 сантиметров аэробное окисление метана не происходит, поскольку кислород туда не проникает.
— В больших озёрах, наоборот, разницы между верхними и нижними слоями донных отложений нет, — объясняет Ринат Манасыпов. — В термокарстовых озёрах большой площади происходит активное ветровое перемешивание водной толщи, из-за чего донные отложения сильно обогащаются кислородом. Это приводит к развитию микробных сообществ, которые существенно влияют на метанотрофию богатых органикой отложений. По этой же причине окисление метана идёт другими темпами — до 70 раз активнее, чем в малых озёрах. Таким образом, большие термокарстовые озёра вносят существенный вклад в эмиссию CO2 и при этом в смягчение последствий выбросов CH4.
Как отмечают учёные, из-за потепления климата оттаивание вечной мерзлоты продолжится, особенно интенсивно этот процесс идёт в Арктике и Субарктике. Сами природные экосистемы, активно продуцирующие метан и углекислоту, начинают работать на «подогрев» атмосферы. Очень важно понимать механику этих процессов, поэтому сотрудники лаборатории «БиоГеоКлим» ТГУ планируют расширить свои исследования. Процессы окисления CH4 in situ (в естественной среде), а также производство CH4 представляют собой новую задачу для будущей оценки цикла углерода.
