Значение этого открытия трудно переоценить: метан обладает парниковым эффектом в 25 раз мощнее, чем углекислый газ. Озера Арктики уже вносят огромный вклад в глобальные выбросы метана, но до последнего времени ученые плохо понимали, как именно этот газ образуется и высвобождается из донных отложений.

Исследование помогло связать эти процессы воедино. Мария Бульинова, аспирантка кафедры геонаук Университета Тромсе, вместе с международной группой ученых изучила десять арктических озер на Шпицбергене и в Скандинавии. Они обнаружили четкую закономерность: больше всего метана образуется в донных отложениях тех озер, которые «продуктивнее».

Мы сами удивились, насколько явно выработка метана связана с продуктивностью экосистемы, — рассказывает Мария. — Там, где озеро «богаче» — больше водорослей, водных растений, растительности по берегам и оно мельче, — там микробы в иле работают активнее.

Основная фабрика по производству метана оказалась в самом верхнем 10-сантиметровом слое донного ила. Сюда постоянно поступают свежие органические остатки, создавая идеальную питательную среду для микроорганизмов. Ученые смогли рассчитать, какая часть образовавшегося газа в итоге просачивается через толщу воды и попадает в атмосферу.

Когда команда сравнила свои данные с результатами исследований более 60 озер по всему миру, картина стала еще интереснее. Выяснилось, что выбросы метана из каждого конкретного арктического озера, как правило, ниже, чем из тропического или умеренного. Но это не делает проблему меньше: на севере таких озер огромное количество, и их вклад в общий баланс очень велик. К тому же, показатели некоторых арктических озер оказались сопоставимы с водоемами таежной зоны.

Самое поразительное — насколько арктические озера отличаются друг от друга, — объясняет Мария. — Одни выделяют намного больше метана, чем другие. Все зависит от местных условий: какая растительность вокруг, какова форма озера, из чего состоит ил. Поэтому так важно изучать самые разные типы озер, если мы хотим понять роль Арктики в будущих климатических изменениях.

Используя методы машинного обучения, исследователи также построили модели, чтобы выявить ключевые факторы, влияющие на выбросы метана в разных природных зонах. Главными драйверами снова стали продуктивность экосистемы, температура и количество осадков.

Эта работа — важный пазл в общей картине реакции Арктики на изменение климата. По мере потепления и удлинения вегетационного периода арктические ландшафты зеленеют, озера становятся более продуктивными, и выбросы метана могут только расти.

Исследование наглядно показывает, что даже незаметные на первый взгляд изменения в экосистеме могут серьезно влиять на выделение парниковых газов.

Арктика меняется стремительно, и нам необходимо понимать все звенья этой цепи обратной связи, — говорит Мария. — Наша работа указывает на то, что рост продуктивности экосистем — явление, которое можно было бы считать позитивным, — может также усиливать выбросы метана и тем самым ускорять потепление.

Исследование опубликовано в издании Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. Это результат совместной работы ученых из Норвегии, Швеции и Испании.

Польза этой работы носит стратегический характер.

• Во-первых, она создает более точную основу для климатического моделирования. Теперь мы лучше понимаем, какие именно арктические озера являются «горячими точками» выбросов метана, и какие факторы (продуктивность, глубина, тип растительности) на это влияют. Это позволит не тратить ресурсы на сплошной мониторинг тысяч озер, а сфокусироваться на самых чувствительных и потенциально опасных с точки зрения обратной связи.
• Во-вторых, исследование дает четкий сигнал: попытки «озеленить» Арктику (например, через стимуляцию роста растительности для связывания CO2) могут иметь серьезный побочный эффект в виде роста выбросов метана. Это знание критически важно для разработки любых геоинженерных или природоохранных стратегий в регионе. В долгосрочной перспективе это поможет прогнозировать темпы потепления с большей точностью.

Основное замечание касается масштабируемости выводов. Исследование охватило 10 озер — для детального анализа процессов это хорошая выборка, но для утверждений о «высокой вариабельности всех арктических озер» ее может быть недостаточно. Арктика огромна и разнообразна: в выборке представлены озера Свальбарда и Скандинавии, но отсутствуют, например, озера сибирской или канадской Арктики, которые могут иметь принципиально иные гидрогеологические и мерзлотные условия. Кроме того, исследование фиксирует „снимок“ во времени. Для уверенных прогнозов о реакции на долгосрочные изменения климата (потепление, изменение режима осадков) необходимы данные многолетнего мониторинга одних и тех же озер, чтобы отследить нелинейные эффекты и возможные пороговые значения.

Ранее российские ученые измерили выбросы парниковых газов из озера Баскунчак.