Ответная реакция на глобальное изменение климата в районах вечной мерзлоты, тундре, болотах

В случае потепления усиленный рост растений, при котором поглощается атмосферный диоксид углерода, не может компенсировать ускоренного разложения органических веществ. Так как при изменениях климата значительное потепление прогнозируется в северных и арктических районах, где огромные территории заняты тундрой и заболоченными землями. В свою очередь в зоне вечной мерзлоты при таянии льда все больше торфа будет подвергаться воздействию микроорганизмов, разлагающих органическое вещество и большое выделение СО2 и СН4 в атмосферу. По оценкам, при росте летней температуры в тундре на 4°С в атмосферу дополнительно выделится до 50% углерода из торфа, несмотря на более интенсивный рост растений это не предполагает компенсации (Кудеяров, 1994).
Некоторые заболоченные земли превратятся в леса или пустоши. Древесные растения, растущие на вечной мерзлоте, будут подвергнуты существенному воздействию в процессе ее таяния. Первоначальное общее воздействие потепления на накопление углерода в высокоширотных экосистемах, скорее всего, будет негативным, поскольку процессы распада вначале пойдут быстрее воспроизводства (Technical summary climate change 2001: A Report of Working Group II, 2001). В этих системах изменения альбедо и поглощения энергии в ходе зимы будут действовать как положительная подпитка регионального потепления в результате раннего таяния снега и, в ходе десятилетий и столетий, граница леса будет двигаться к полюсу. Большинство процессов в заболоченных областях зависят от гидрологических условий (дренажа); поэтому адаптация к предполагаемым изменениям климата может стать практически невозможной. Арктические и субарктические болотные сообщества на вечной мерзлоте, так же, как и более южные депрессионные заболоченные земли с небольшими дренажными участками, скорее всего, будут наиболее чувствительны к климатическим изменениям. В ряде случаев изменение дренажа может сопровождаться пожарами в торфяниках.
Районы вечной мерзлоты в настоящее время занимают 58% территории России. В Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова был составлен прогноз изменения южной границы зоны мерзлоты на 2100 год. Огромные территории России в следующем веке будут находиться в районах деградации вечной мерзлоты. В южных районах Урала и Сибири границы многолетнемерзлых пород сдвинутся к 2100 году на 300-400 км в северном направлении.
В настоящее время тундровые почвы ведут себя следующим образом: во время периодов переувлажнения они - источник метана, во время засухи -сток. По поводу реакции тундры на изменение климата существуют различные прогнозы: так, если изменение климата приведет к уменьшению количества осадков в летний период, то тундра станет стоком метана, с другой стороны, имеются механизмы, стабилизирующие влажность почвы и температуру, которые компенсируют этот эффект. Таким образом, если изменение климата не стимулирует никакие сукцессионные изменения в тундровом ландшафте, то средний поток из тундры будет примерно таким же (Второе национальное сообщение..., 1998).
Исследования Государственного гидрологического института показывают, что потенциально заболоченные земли весьма уязвимы. Сейчас в результате процесса торфонакопления они являются нетто-стоком углерода. Он оценивается в, примерно, 150 млн.т С02-эквивалента в год. Даже небольшие антропогенные климатические воздействия на этот большой поток могут привести к существенным эмиссиям.
Исследованиями Института физики атмосферы РАН В краткосрочном временном масштабе поток метана из тундры может сильно реагировать на колебания климатических параметров, поскольку функционирование микроорганизмов сильно зависит и от температуры и от влажности почвы. В целом, в долгосрочной перспективе, в результате таяния вечной мерзлоты ожидается усиление эмиссии метана.
К настоящему времени нет однозначного мнения о направлении развития западносибирской природы. Большин­ство современных исследователей полагают, что идет прогрессирующая гидроморфизация (Романова, 1965; Нейштадт, 1971; Караваева, 1982; Константинов, Горожанкина, 1985). Однако существует иная точка зрения, со­гласно которой заболачивание в регионе к насто­ящему времени стабилизировалось и на некото­рых участках сменяется разболачиванием (Орлов, 1975; Львов, 1976; Пьявченко, 1979; Глебов, 1988) Причина подобных разногласий кроется в том, что территориально-вре­менная взаимосмена леса и болота представляют собой сложный и неоднонаправленный процесс, который определяется факторами и местного, и глобального порядка, меняющимися как в прост­ранстве, так и во времени (Горожанкина, Константинов, 2000). Данное утверждение согласуется с нашими наблюдениями.
Деградация вечной мерзлоты западного бореального леса Канады обусловлена потеплением климата, при этом из-за повышения уровня воды лесные болота сменяются безлесными олиготрофными (Vitt et al., 2000). С момента малого ледникового периода деградировало лишь 9% территории вечной мерзлоты, поэтому большинство участков находится в реликтовом состоянии. Однако, состояние 22% сохранившейся вечной мерзлоты неустойчиво. Предполагается, что в существующих климатических условиях будет происходить дальнейшая утрата лесных территорий в бореальной континентальной зоне на западе страны, при этом прогнозируется продолжительное увеличение накопления органического вещества еще на 11%.
Влияние осадков на изменчивость прироста деревьев хвойных видов прослеживается во многих районах Субарктики. Однако оно более разнообразно, зависит от условий местообитаний и выражено в меньшей степени по сравнению с воздействием температуры воздуха. Часто это влияние опосредованно через почвен­ный гидрологический и термический режимы (Мазепа, 1999).
Не следует исключать возможность того, что уве­личение зимних осадков, более поздний сход снежного покрова будет сопровождаться смещением на более поздние сроки активации камбия несмо­тря на увеличение летних температур (Ваганов, Кирдянов, Силкин, 1999).