Учёные выяснят, как пожары могут изменить экосистемы мира

Двое молодых учёных ТГУ – сотрудники лаборатории «БиоГеоКлим» Артём Лим и Дарья Кузьмина – прошли двухмесячную стажировку в одном из ведущих научных центров Франции – Обсерватории Миди-Пиринейз. В междисциплинарной лаборатории GET (Geosciences Environnement Toulouse) молодые исследователи проводили анализ проб воды из сибирских рек и образцов болотной и северо-таёжной растительности из арктической зоны России. Результаты анализов помогут понять особенности процессов транспорта углерода, который является одной из главных составляющих парниковых газов.

В последнее десятилетие всё чаще случаются катастрофические пожары. Одной из причин увеличения количества пожаров является потепление климата. Трагическими примерами служат события в Австралии в 2019-2020 годах, России – Дальний Восток и Сибирь в последние годы, европейская часть в 2012 году. 

– Рост числа пожаров на водосборных бассейнах влияет на потоки элементов и мировой сток. Мгновенное высвобождение элементов минерального питания из сгоревшей растительности и растительной подстилки может изменить геохимическую и биологическую обстановку, – говорит аспирантка Биологического института ТГУ Дарья Кузьмина. – Для оценки таких изменений необходимо узнать скорость и особенности протекания реакций золы растений и естественных вод, таких как дождевые осадки, речная и озерная вода, внутрипочвенный сток. Только после проведения подобных исследований мы сможем получить достаточно информации для экстраполяции результатов на бассейны, в пределах которых была отобрана сжигаемая растительность.

Лаборатория GET позволяет проводить анализы с минимумом погрешностей. Она оснащена сверхточными приборами, которые дают возможность выявлять в образцах даже сверхнизкие концентрации растворенного органического и неорганического углерода, концентрацию анионов и 48 химических элементов. В лаборатории оборудована «чистая комната», где можно работать с чистыми образцами, взятыми из северных водоемов, рек, дождевых и снеговых осадков. В условиях любой другой лаборатории такие ультрапресные пробы могут быть загрязнены даже незначительным попаданием пыли.

– Особенно интересным становится эффект высвобождения элементов минерального питания после пожаров в арктических и субарктических условиях, – отмечает Дарья Кузьмина. – Северные экосистемы исходно имеют низкую биологическую продуктивность, мобилизация химических элементов может приводить к потере растениями ценных питательных веществ. Проведенные предварительные исследования показали, что выщелачивание элементов происходит очень быстро, и это может внести существенные коррективы в биогеохимическую обстановку, например, приводить к кратковременному увеличению продуктивности дренирующих водоемов. На будущий год запланировано проведение экспериментов, которые позволили бы дать детальную характеристику последствий пожаров.

Установлено, что со сгоревших водосборов в озера и реки поступает в два раза меньше углерода в последующие 5-10 лет после пожара. Как следствие, из рек начинает меньше выделяться углекислого газа. Получается, что, с одной стороны, пожар в мгновение выбрасывает очень много углекислого газа, с другой – в последующие десятилетия его поступление в атмосферу резко снижается, а постпирогенная экосистема, наоборот, начинает активно поглощать и накапливать утерянный углерод за счет нарастания новой биомассы, микроорганизмов.

– Важно отметить, что северные экосистемы в целом очень пирофильны и без пожара деградируют, – добавляет аспирантка ТГУ. – Бореально-тундровые экосистемы после пожара как бы заново начинают цикл накопления углерода.

Для проведения в лаборатории GET эксперимента с выщелачиванием элементов из золы сотрудники ТГУ отобрали пробы болотной северотаежной растительности во время работы на научной базе ТГУ в Ханымее (ЯНАО). Из сожжённых образцов торфа, мха и лишайников делалась вытяжка с озерной водой, далее шел интервальный отбор проб для анализа. Главная цель такого исследования – выяснить, как меняется геохимическая обстановка в постпирогенной экосистеме, как эти изменения влияют на геохимию почвенного, речного стока в мировой океан.

Добавим, что поездка молодых учёных ТГУ в Обсерваторию Миди-Пиринейз состоялась благодаря грантовой поддержке. В этом году аспирантка БИ ТГУ Дарья Кузьмина (научный руководитель профессор БИ Сергей Кулижский) выиграла стипендию Посольства Франции по программе оказания поддержки мобильности молодых ученых, осуществляющих исследовательскую деятельность во Франции. Стажировка Артёма Лима проходила при поддержке гранта РНФ. 

В лаборатории GET молодые учёные ТГУ осваивали новые технологии под руководством ведущего сотрудника Обсерватории Миди-Пиринейз, научного руководителя лаборатории «БиоГеоКлим» Олега Покровского – признанного специалиста, занимающегося изучением особенностей биогеохимических циклов озер и болот.

Информация и фото предоставлены пресс-службой ТГУ