02.11.2007 09:53
Александр Марков
Эколог Сергей Зимов вместе с американскими коллегами недавно обнаружил, что
из озер, образующихся в результате таяния вечной мерзлоты на севере Сибири,
в атмосферу ежегодно поступает около 4 млн тонн метана, что способствует
дальнейшему потеплению климата. В новом исследовании Зимов и его коллеги
показали, что тот же механизм работал и во время великого потепления на
рубеже плейстоцена и голоцена (14-9 тысяч лет назад).
<Элементы> уже сообщали об исследованиях Сергея Зимова и его коллег,
вскрывших важный механизм положительной обратной связи между потеплением в
Арктике и выделением парниковых газов из термокарстовых озер, образующихся в
результате таяния вечной мерзлоты (см.: Таяние вечной мерзлоты ведет к
выбросу в атмосферу миллионов тонн метана, <Элементы>, 11.09.2006). Напомним
вкратце суть открытия. Обширные площади на севере Сибири заняты так
называемой едомой - разновидностью вечной мерзлоты, отличающейся очень
высоким содержанием льда (50-90%) и органики плейстоценового возраста (до
2%). Эта органика захоронилась в мерзлоте в те времена, когда на месте
нынешних пустынных тундр, болот и тайги простирались высокопродуктивные
<мамонтовые степи>, кормившие многомиллионные стада крупных травоядных. При
таянии едомы образуются озера, на дне которых в бескислородных условиях
древняя органика перерабатывается микробами, выделяющими в качестве отходов
жизнедеятельности метан. В результате талые озера северной Сибири становятся
настоящими фабриками по производству метана - мощного парникового газа,
накопление которого в атмосфере ведет к еще большему потеплению климата.
В новой статье, опубликованной в журнале Science, Сергей Зимов и его коллеги
из США и Великобритании приводят аргументы в пользу того, что данный
механизм положительной обратной связи начал работать уже во время
глобального потепления, которое привело к отступлению ледников в Евразии и
Америке 14-9 тысяч лет назад. Именно в это время, на рубеже плейстоценовой и
голоценовой эпох, произошла крупнейшая экологическая катастрофа - гибель
экосистемы мамонтовых степей и массовое вымирание крупных животных в Евразии
и Америке (см.: Массовое вымирание крупных животных в конце плейстоцена).
В ходе послойного изучения химического состава антарктических и гренландских
льдов было установлено, что во время великого потепления на рубеже
плейстоцена и голоцена наблюдался ряд резких (происходивших в течение
нескольких десятков лет) подъемов среднегодовых температур, за которыми
следовали более медленные, растягивавшиеся на 200-300 лет, периоды роста
концентрации метана в атмосфере. Сравнение содержания метана в
антарктических и гренландских льдах также показало, что в Северном полушарии
метана выделялось значительно больше, чем в Южном. В бореально-арктической
зоне существовал какой-то особый источник атмосферного метана, который
работал наиболее активно в период от 11,5 до 9 тысяч лет назад.
Ранее были предложены две гипотезы о причинах роста содержания атмосферного
метана в конце плейстоцена. Согласно первой из них, метан выделялся из
метангидратов, содержащихся в морских донных отложениях. Вторая гипотеза
предполагает, что главным источником метана были северные болота. Зимов и
его коллеги предлагают третью гипотезу, согласно которой важную роль в
повышении концентрации метана сыграли термокарстовые озера. Они существенно
отличаются от болот по своим физическим и экологическим характеристикам и
практически не учитываются в имеющихся моделях.
Для подтверждения своих идей авторы приводят большой набор фактов. Они
отмечают, что во время последнего ледникового максимума (15 000 лет назад),
когда уровень моря был на 120 м ниже нынешнего, едома была распространена
гораздо шире, чем сейчас, поскольку она, вдобавок к своей нынешней
территории на северо-востоке Северной Сибири (около 1 млн км2), занимала еще
примерно 0,9 млн км2 обнаженного арктического шельфа. Талые озера,
образующиеся на едоме, раз возникнув, продолжают расширяться и углубляться в
течение долгого времени. Срок жизни термокарстового озера колеблется от
нескольких сотен до нескольких тысяч лет (чтобы определить срок жизни озера,
авторы сравнивали радиоуглеродные датировки самых нижних и самых верхних
слоев озерных отложений). В некоторых низменных районах Северо-Восточной
Сибири до 100% всей территории <перепахано> такими озерами - как
современными, так и существовавшими в прошлом.
Авторы оценили скорость появления новых талых озер в конце плейстоцена -
голоцене на основе радиоуглеродных датировок остатков животных и растений,
происходящих из нижней (самой древней) части озерных отложений. Часть
датировок авторы получили сами, часть взяли из литературы. В общей сложности
удалось датировать моменты появления 83 озер. Полученные даты находятся в
интервале от 40 до 27 000 лет назад. Судя по этим данным, больше всего
термокарстовых озер появилось в период от 14 до 9 тысяч лет назад, причем
скорость появления озер неплохо коррелирует с концентрацией атмосферного
метана <...>.Авторы оценивали именно скорость появления новых озер, а
не их суммарное количество или площадь, поскольку, как показали их
измерения, эмиссия метана зависит не столько от площади озера, сколько от
его возраста: больше всего метана производят самые молодые, только что
образовавшиеся озера.
По расчетам авторов, в начальный период массового образования термокарстовых
озер 14-13 тысяч лет назад они выделяли около 11 тераграммов (1 Тг = 1 x10^12 г = 1 млн тонн) метана в год. В течение последующих 1500 лет эмиссия
метана талыми озерами составляла 8-9 млн тонн в год, после чего скорость
образования талых озер резко подскочила, и в течение 2,5 тысяч лет (от 11,5
до 9 тысяч лет назад) они выделяли примерно 26 млн тонн метана в год. После
этого образование талых озер замедлилось. Эмиссия метана снизилась и в
течение последних 9 тысяч лет колебалась от 2 до 6 млн тонн в год. В самое
последнее время в связи с потеплением в Арктике процесс начал снова
активизироваться: в 1974 году талые озера северо-востока Сибири произвели
2,4 млн тонн метана, в 2000-м - уже 3,8 млн тонн.
<...>
Авторы дополнили свою аргументацию лабораторными экспериментами, еще раз
подтвердившими, что вытопленная из едомы плейстоценовая органика
действительно очень активно превращается в метан в условиях, характерных для
придонной части талых озер. <...>
Таким образом, наблюдаемый в наши дни рост метаногенеза в талых озерах
Сибири не является чем-то принципиально новым - это лишь очередная
активизация процесса, начавшегося 14 тысяч лет назад. Однако если эта
тенденция продолжится, она может внести значительный вклад в ускорение
глобального потепления. Около 500 миллиардов тонн органического углерода
по-прежнему вморожено в сибирскую едому, и если значительная часть этого
углерода уйдет в атмосферу в виде метана, последствия могут быть даже
опаснее для человечества, чем вымирание мамонтовой фауны и других крупных
животных 10 тысяч лет назад.
Источник: K. M. Walter, M. E. Edwards, G. Grosse, S. A. Zimov, F. S. Chapin.
Thermokarst Lakes as a Source of Atmospheric CH4 During the Last
Deglaciation // Science. 2007. V. 318. P. 633-636.
http://elementy.ru/news/430625
В Японии испытана технология захоронения парниковых газов
добавить ресурс
.gif){kind=small}
Переработка мусора:
ТБО и другие проблемы современности:
© Дизайн Студии РОМАрт, 2004.