Болота оказались сложной «мозаикой» из микроландшафтов

Ученые выяснили, что в разных участках одного и того же верхового — то есть питаемого осадками — болота выброс парникового газа метана в атмосферу различается примерно в 150 раз. Это связано с тем, что поверхность болот крайне неоднородна: здесь можно выделить несколько микроландшафтов — затопленные участки, низменности, кочки и гряды, поросшие растительностью, — и все они с разной интенсивностью выделяют метан. Такое наблюдение поможет строить более точные модели выбросов парниковых газов и тем самым оценить вклад болот в потепление климата. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Forests.

Значительные площади Западной Сибири занимают болота, которые считаются одним из главных хранилищ углерода на Земле. Это объясняется тем, что углерод накапливался здесь тысячелетиями в виде залежей торфа. Благодаря этому болота активно участвуют в углеродном цикле, поглощая и выделяя парниковые газы. В частности, они поглощают углекислый газ и выделяют метан. При этом интенсивность таких процессов зависит от температуры у поверхности болота, его рельефа (например, наличия кочек, растительности) и влажности почвы. Из-за того, что эти характеристики обычно различаются даже в пределах одного болота, ученым сложно рассчитывать, сколько парниковых газов выделяет и поглощает та или иная территория.

Сотрудники Института физики атмосферы имени А. М. Обухова РАН (Москва) детально исследовали типичное для Западной Сибири верховое болото на примере Мухринского торфяника — международного полевого стационара на территории Ханты-Мансийского автономного округа. В ходе экспедиции авторы описали рельеф и температуру поверхности болота, наблюдая за местностью с помощью дрона. Также ученые провели наиболее подробные на сегодняшний день измерения потоков тепла и влаги, а также количества метана, выделяемого с единицы местности над различными микроландшафтами болота.

Наблюдения показали, что структура верхового болота крайне неоднородна: в пределах Мухринского торфяника авторы выделили значительно различающиеся между собой микроландшафты, такие как рямы — возвышенные участки, покрытые кустарниками или невысокими деревьями, гряды — кочки, поросшие мхом, топи и мочажины — низменные переувлажненные места. Дневные и ночные температуры у поверхности в разных частях болота сильно колебались: разница между холодными низинными, залитыми водой участками и возвышениями составила около 10°С. Это объясняется тем, что вода нагревается медленнее, чем воздух, а потому влажные почвы обычно имеют более низкую температуру.

Кроме того, авторы зафиксировали различия в количестве метана, выделяемого с разных микроландшафтов болота. Так, выброс этого парникового газа на возвышенностях — грядах и хребтах — был в сто пятьдесят раз ниже, чем в низменностях (0,07 и 11 миллиграммов метана на квадратный метр в час соответственно). Это говорит о том, что при построении моделей для расчета потоков парниковых газов на болотах необходимо учитывать их пространственную неоднородность.

«Наше исследование будет полезно при построении корректных моделей выделения и поглощения парниковых газов болотами, а также при прогнозировании этих процессов в условиях изменения климата. Кроме того, понимание процессов влаго-, тепло- и газообмена болот с атмосферой важно при осушении или восстановлении нарушенных болот. В дальнейшем мы планируем подробнее изучить, как различные болотные микроландшафты, например переувлажненные топи и поросшие кустарником рямы, влияют на турбулентный перенос тепла, влаги и парниковых газов в атмосфере», — рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Дмитрий Чечин, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института физики атмосферы имени А. М. Обухова РАН.