Вечную мерзлоту в Арктике можно спасти, если превратить северную тундру в мамонтовую степь, устойчивую к изменению климата. Такой эксперимент проводят в Якутии, и ученые оценивают результаты положительно.
В климатической ловушке
"Трамп вышел из Парижского соглашения, принц Гарри не спит ночами, климат потихоньку меняется. Наша цивилизация тратит сотни миллиардов долларов на борьбу с потеплением — на зеленые технологии, отказ от угля. И готова тратить еще больше, если послушать мировых лидеров", — начинает доклад биолог Сергей Зимов, основатель Плейстоценового парка в Якутии.
Ученый прилетел на конференцию "Криосферные ребусы" в подмосковное Пущино с готовой концепцией спасения если не всей планеты, то хотя бы Арктики. По его словам, сейчас внимание научного сообщества приковано к этому региону, поскольку там нагрев происходит гораздо быстрее.
Это коснулось и вечной мерзлоты — самого консервативного типа грунтов, на который приходится порядка семидесяти процентов территории России.
Снежная баня
Косвенные признаки деградации вечной мерзлоты заметили давно: провалы грунта, оползни, образование новых озер, разрушение сооружений и жилых зданий, изменение береговой линии. Прямых же доказательств в масштабе планеты не было. Лишь в этом году международный консорциум впервые представил данные по температуре вечной мерзлоты по всему миру.
Авторы исследования сравнили замеры в 154 скважинах в разных частях света, выполненные в 2008-2009 и 2015-2016 годах. Выяснилось, что температура выросла везде, даже в самых холодных регионах, таких как северо-восток Сибири (станция на острове Самойлова).
Вечная мерзлота очень медленно реагирует на изменение климата. За короткое лето успевает оттаять только верхний слой толщиной от десятка сантиметров до двух-трех метров. Затем наступают холода, землю покрывает снег. Проблема, однако, в том, что чем теплее в Арктике, тем мощнее снежный покров и сильнее теплоизоляция. Под толстой снежной шубой грунт может не замерзать и продолжать таять.
"Пришла беда откуда не ждали"
По словам Сергея Зимова, дополнительным драйвером таяния вечной мерзлоты выступают спящие в ней микробы.
"Они просыпаются, и поскольку тридцать тысяч лет ничего не ели, жадно потребляют все, выделяя парниковые газы. Их жизнедеятельность разогревает вечную мерзлоту", — отмечает докладчик.
И рассказывает об эксперименте с двумя насыпями в тундре. Одна — из бедной микробами лесной почвы, другая — из богатой луговой. К началу зимы первая промерзла на полтора метра, вторая — всего на тридцать сантиметров.
"Исключительно за счет микробной деятельности. Если полуметровая почва, нагрев не чувствуется, если более двух метров — мерзлота может таять сама собой. Ее только один раз разогреть — и дальше уже не остановить", — утверждает он.
Лишившись вечной мерзлоты, Арктика превратится в болотистую бугристую территорию, где невозможна хозяйственная деятельность, — это так называемые badlands. Северо-восток российской Арктики пострадает особенно сильно, поскольку верхние тридцать-сорок метров сложены особым видом грунта — едомой, наполовину состоящей из льда. Ее деградация оставит гигантские провалы, просто уничтожит поверхность тундры.
В статье в журнале австралийской Ассоциации национальных парков Нового Южного Уэльса Зимов сравнил едому с ледником, защищаемым от дневного света метровым слоем почвы. Если обычная вечная мерзлота, где мало льда, тает медленно, то едома исчезнет в считаные десятилетия, указывает он. Это будет сопровождаться сильной эрозией почв, грязевыми потоками.
Ученые в Плейстоценовом парке измеряют мощность оттаявшего слоя
Едома — своего рода климатическая бомба. В ней хранится 400-500 миллиардов тонн углерода, что в три раза больше, чем во всех тропических лесах планеты. При содействии оттаявших микробов этот углерод окажется в атмосфере в виде CO2 или метана — сильнейших парниковых газов.
"Самые большие запасы богатой органикой едомной почвы — на северо-востоке Якутии. К счастью, это самый холодный район. Среднегодовая температура там минус шесть-восемь, и мировая общественность была спокойна: мол, если начнет таять, то в конце века, пусть наши дети разбираются", — продолжает Зимов.
Однако факты говорят обратное. Температура воздуха поднялась на три градуса. По словам ученого, снежный покров в этих местах увеличился вдвое и его отепляющий эффект резко усилился, почвы нагрелись на восемь градусов. Для сравнения: в Подмосковье — на один градус. Оттаявший летом активный слой почвы за зиму не успевает весь замерзнуть. Исследователь полагает, что концентрация CO2 в последние два года повышается за счет таяния вечной мерзлоты.
"Большая часть органического углерода — в верхних трех метрах. А они оттаивают за два года. Органика свежая, и как минимум один процент углерода конвектируется в CO2. Если такое случится на большой площади, выбросы из вечной мерзлоты превысят антропогенные. Возьмите процентов десять-двадцать на метан, умножьте на 25 — и получится, что климатический эффект от таяния нашей вечной мерзлоты в несколько раз превосходит индустриальный", — поясняет биолог.
Потепление воздуха влечет за собой увеличение влажных осадков. Толщина снежного покрова растет. Это еще сильнее провоцирует таяние вечной мерзлоты
Мамонтовая степь без мамонтов
Мировое сообщество борется с изменением климата сокращением промышленных выбросов парниковых газов. Зимов сомневается, что это эффективно.
"Даже если все фабрики остановим, таяние вечной мерзлоты не остановить, судя по всему. Микробы уже проснулись", — констатирует он.
Чтобы спасти вечную мерзлоту, нужно в два раза уменьшить снежный покров. Но как? Ученый предлагает трансформировать северную тундру в мамонтовую степь. Эта экосистема в плейстоцене и голоцене распространялась на большую часть Евразии и Северной Америки — от Испании до Канады, от арктических островов до Китая.
На каждом квадратном километре обитали как минимум один мамонт, пять бизонов, восемь лошадей, пятнадцать оленей, а также овцебыки, шерстистые носороги, сайгаки, олени, снежные бараны, лоси, пещерные львы, волки и росомахи. Это была очень продуктивная экосистема, способная прокормить огромные стада крупных копытных и хищников.
Благодаря большой численности животных растительность выедалась подчистую, только быстрорастущие виды могли конкурировать, а снег утаптывался. Степь была покрыта злаками и травой с длинными корнями, тянувшими воду с большой глубины. Почва была гораздо более сухой, чем сейчас. В таком состоянии мамонтовая степь существовала минимум три десятка тысяч лет, пережив не одно изменение климата.
Около десяти тысяч лет назад климат потеплел, ледник отступил, что позволило человеку проникнуть на север. Люди начали охотиться на мамонтовую мегафауну и очень быстро сократили поголовье травоядных. Нетронутые травы сохли, почвы постепенно заболачивались. Обширные степные пространства уступили место непроходимой тайге, болотам и тундре.
Однако процесс можно обратить вспять, если массово разводить в Арктике копытных, полагает Зимов. Он приводит в пример остров Врангеля. Сто лет назад там могли прокормиться от силы три сотни оленей. Сейчас на острове пасется восемь тысяч оленей и более тысячи овцебыков. "В результате резко увеличилась продуктивность растительных сообществ. В любом месте, где сорван мох, вырастает трава. О пастбищах не волнуйтесь", — уверяет Зимов.
Плейстоценовый парк расположен в низовье Колымы на территории вечной мерзлоты
В 1996 году он инициировал уникальный научный эксперимент в низовьях Колымы. На огороженную территорию в пятьдесят гектаров завезли якутских лошадей, лосей, северных оленей. Через десять лет парк расширился до двух тысяч гектаров, и там поселили овцебыков с острова Врангеля, зубров из Подмосковья, яков, калмыцких коров, овец с Байкала.
По словам ученого, животные естественным образом устраивают пастбища. Мох заменяется на злаки и травы, почвы осушаются.
В 2001 году сотрудники парка освободили один из участков от слоя мха, чтобы спровоцировать таяние вечной мерзлоты. Пустили туда животных и наблюдали за изменением среды обитания.
"Уже пусть не ровное, но очень продуктивное пастбище. Все быстро зарастает травой", — рассказывает Зимов.
Он уверен: если организовывать аналогичные парки в других частях тундры, особенно там, где нарушены почвы, деградацию вечной мерзлоты можно замедлить. Летом животные будут на подножном корму, а зимой — утаптывать снег, чтобы достать траву, таким образом убирая "одеяло", греющее землю. В итоге, по оценкам исследователя, температура вечной мерзлоты понизится на четыре градуса.
Благодаря пастбищам можно добиться более масштабного эффекта, говорит ученый. Дело в том, что пастбища в любое время года светлее тайги и даже степи, где нет выпаса. Значит, земля будет сильнее отражать солнечный свет и меньше нагреваться.
"Если эксперимент проводить на большой площади, за счет альбедо климат дополнительно охладится", — заключает Сергей Зимов.
