- PVSM.RU - https://www.pvsm.ru -
"- Друзья! У нас две проблемы. Минобороны и пуговица. Пуговицу мы найти можем? Чисто теоретически? Можем. А с Минобороны… ничего. Вывод: ищем пуговицу."
— спектакль «День радио»

Метан, выделяющийся при таянии мерзлоты.
Под катом — первая видеолекция Сергея Зимова и краткий конспект.
Плейстоценовый парк — заказник на северо-востоке Якутии в нижнем течении Колымы, в 30 километрах к югу от посёлка Черский, в 150 км к югу от побережья Северного Ледовитого океана. Создатель и научный руководитель заказника — российский эколог Сергей Афанасьевич Зимов.
В заказнике проводится эксперимент по воссозданию экосистемы «мамонтовых тундростепей» плейстоцена, существовавшей на больших территориях Северного полушария во времена последнего оледенения.
Мамонтовые тундростепи предположительно были в десятки раз более продуктивными, чем существующие сейчас на их месте лесотундровые и болотисто-тундровые биоты. В результате вымирания крупных травоядных около 10000—12000 лет назад (мамонт, шерстистый носорог, большерогий олень и др.) система деградировала до нынешнего состояния. По мнению многих учёных, существенную или даже решающую роль в этом вымирании сыграли охотники верхнего палеолита.
Идея плейстоценового парка состоит в интродукции сохранившихся видов мегафауны с целью воссоздания почв и ландшафтов, характерных для мамонтовых тундростепей, что должно привести к воссозданию высокопродуктивного травяного покрова. На территории парка живут якутские лошади, северные олени, лоси, овцы, овцебыки, яки, зубры и маралы.
— Википедия [1]

Низовье реки Колымы. Рядом океан, морской порт, взлетная полоса. Удобная логистика.
Когда совсем нет никаких дорог, то есть вездеход. Манипулятор на крыше позволяет не только поднимать грузы до 2 тонн весом, но и устанавливать на них научное оборудование.

В добавление к тому, что этот вездеход ходит везде, он ещё и плавает. Это качество несколько раз было причиной того, что эта техника всё ещё доступна на станции.

Катер на воздушной подушке передвигается по любой ровной поверхности, будь то вода, лед или песок. Техника является незаменимой когда лед на реке либо ещё либо уже непригоден для езды на традиционных видах техники.

Летающая лаборатория

2-4 местный самолет позволяет взлетать с воды в летнее время и оборудуется лыжами в зимний период. Поднимается на высоту до 3 километров с крейсерской скоростью 160 км/ч

Здание Орбиты. В здании располагаются лаборатории, офис, конференц-зал, жилые помещения со всеми удобствами



Вышка в парке c научным оборудованием, позволяющим, кроме всего прочего, измерять потоки СО2 и СН4 на всей территории парка. Вышка была установлена в 2007 году
vk.com/album-30860130_148245653 [2]

У этой девушки — «Лучшая диссертация США».

Терри Чапин — самый высокоцитируемый академик США







Одна полоса — земля, одна полоса — лёд. До 90 метров.
Теплеет, и мерзлота начала таять.

Летом бывает до +35
Если мерзлота начинает таять — начинается эрозия.



17 лет назад мы пригнали бульдозер и смоделировали лесной пожар. Удалили моховой покров (типа сгорел), где-то всковырнули поглубже.

В июне мы соскребли, а в сентябре уже вскрылась решетка полигональных льдов, система канав.
И понеслась…







Едомовые толщи содержат очень много органики.

Раньше здесь была высокопродуктивная степь с миллионами мамонтов, лошадей и бизонов. Навоза и травы.

Мерзлота набита корешками.

Богатые почвы мамонтовой экосистемы.
В мерзлоте спят «микробы», а сегодня они «просыпаются» голодные, 30 000 лет ничего не ели. Они начинают доедать то, что не съели тогда. А еды полно. Гумуса почти нет. Когда толща оттаивает, она выделяет углекислый газ, если сухо, если переувлажнено — метан.

Месторасположение мощных толщ.
В чем отличие от «другой мерзлоты»?

Содержание углерода до 10%, как в богатых почвах. Но если по всему миру богатые почвы — это полметра, то у нас — десятки метров.

За счет того что много микробов и органика лабильная, вкусная, идет мощное продуцирование углекислого газа.

В сравнении с современными почвами (богатые у поверхности), плейстоценовые почвы богаты «в глубину», по углекислому газу и метану.

Органики настолько много, что для оттаивания не требуется потепление климата. Две большие кучи — современная почва (4м) и высокопродуктивная почва (3м).

На мат. моделях мы рассчитали. С 10-го года пошло таяние мерзлоты при стабильном климате.

А при высоком содержании органики, почва практически сразу «загорается».

«Кусок дна всплыл».
Углекислый газ считается «главным», но метан по парниковым эффектам в 20 раз мощнее. Есть много мест, где мерзлота оттаивает в анаэробных условиях — во всех термокарстовых озерах [3], где мерзлота тает под водой.
Раньше, 25 лет назад, озер, как источников метана, не было. В наших озёрах в любое место ткни палку — мощное бурление. До 60 литров метана на квадратный метр.
Метан чувствителен к давлению. Пересыщенная метаном толща выглядит как сыр. Чтобы спровоцировать выделение метана — достаточно топнуть ногой или палкой ткнуть.
Если подкараулить такую погоду, чтобы была низкая вода и не было волн, то на арктических морях можно увидеть хорошее метановыделение.
В реках это повсеместно — как только падает уровень — пузырьки со всех мест. А в озерах уровень стабильный. В них метаногенез привязан к атмосферному давлению. как низкое давление — так выделение метана. А низкое давление — это обычно ветер, дождь, циклон, шторм, т.е. низкая видимость.

Если «удачная» осень, и первый мороз без ветра, то озера вот так замерзают.

Это полынья, тут бурлят пузыри. «Hot spot». Непрерывная струя газовыделения, тянущая за собой тёплую воду.


Но в сильный мороз может и застыть.

Некоторые не замерзают даже в сильный мороз.

«Котёнок», «кошка», «котяра», «хотспот» — классификация газообразований.

В тундре осенью с воздуха легко найти все газовыделения.

Аспиранты сначала очистили снег, а потом и 30 см льда… Всё ради подробной карты газовыделения.


Бывает, что скапливается 200-300 литров метана.



Озер много, но самое мощное газовыделение идет там, где подмываются мамонтовы почвы, где свежая органика попадает в зону таяния.

Мерзлота тает. Надо оценить, какая часть выйдет углекислым газом, а какая — метаном. Набиваем трубы едомой.

Содержание углекислого газа растет до 20% (в почве), потом рост прекращается. Микробы настолько интенсивно потребляют кислород, что глубже метра кислород не проникает.

Содержание углекислого газа и метана. В сухой почве идет метаногенез.


Треть мерзлоты — «поверхностная», которая начала таять. В ближайшие 20-30 лет вероятна эмиссия сотен гигатонн углерода.
Вопросов очень много.

Было трудно опубликовать эти исследования. Мы измерили площадь на которой лежит едома [4], измерили её толщину, померили содержание углерода и получили громадные гигатонны. Но 10 лет я не мог это опубликовать. Рецензенты пишут разгромные рецензии. И так каждый год 10 лет подряд, пока Science не опубликовал статью без рецензии.

Мы сделали модель почвенного осадконакопления. Черное это гумус, серое — лабильная органика.
Фотосинтез не требует температур, а вот декомпозиция очень чувствительна к температуре. На севере частая ситуация, когда в глубине органики больше чем на поверхности. В европе тоже была мерзлота, а значит, когда она оттаивала, тоже выделялись парниковые газы.

И почему я долго не мог опубликовать ничего про мерзлоту, потому что после измерений написал, что раньше мерзлоты было больше и при её оттаивании тоже выделялись парниковые газы вот в таких-то количествах. А это уже кардинально меняет схему углеродного цикла.
Метан из наших озёр очень своеобразен по изотопному составу — нет тяжелых изотопов.

Эмиссия метана из мерзлоты имеет уникальный изотопный состав.

Что произошло на рубеже плейстоцена и голоцена. Причина резкого изменения количества метана долго обсуждалась (экспансия болот, эмиссия из газогидратов).

Поле изотопов. Содержание дейтерия в метане и углерода-13.

Восстановили динамику основных источников метана в атмосфере.
Во время ледниковых эпох главным источником метана в атмосфере были травоядные: коровы, олени, козлы. У лошадей, свиней, мамонтов эмиссия в 4 раза меньше.
А потом начала таять мерзлота.
Выделился метан, а что с ним потом происходит в атмосфере? Он за 10 лет окисляется до углекислого газа, за счет фотохимических реакций.

Если проинтегрировать график, то получается, что на рубеже плейстоцен-голоцен, порядка 300 гигатонн углерода поступило в атмосферу только в виде метана при таянии (европейской) мерзлоты.
Если в эмиссии метана мерзлота была главной составляющей, то мы можем сказать, что в эмиссии углекислого газа она тоже была главной.

Народ стал восстанавливать бюджет углерода в плейстоцене. В голоцене площадь лесов выросла в 10 раз. Лесов до этого было мало, крупнейшим биомом была мамонтова степь. Многие уверены, что мамонтова степь выглядела как полярная пустыня и предположили, что содержание углерода в ней 100 гр на квадратный метр (в полярных пустынях и то больше!). А раз крупнейший биом содержал 100гр/кв.м, то сухопутные экосистемы в прошлом имели на 500 гигатонн меньшие углерода. Т.е. в атмосфере было на 100 гигатонн меньше, на суше на 500 гигатонн меньше. Только океан был «ответом». Значит в эпоху ледников океан поглощал порядка 600 гигатонн углерода. А содержание углекислого газа в атмосфере было меньше, а океан всегда в равновесии с атмосферой.

Сообщество океанологов 20 лет искало чёрную кошку в тёмной комнате. Перебрали все варианты — не работают.

Океан не забирал, а отдавал углерод!
А от того, как мы понимаем углеродный цикл, зависит, на что тратить деньги при борьбе с изменением климата.

Продолжение следует…
Автор: Алексей JetHackers Стаценко
Источник [15]
Сайт-источник PVSM.RU: https://www.pvsm.ru
Путь до страницы источника: https://www.pvsm.ru/budushhee-zdes/314662
Ссылки в тексте:
[1] «Парк плейстоценового периода»: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BB%D0%B5%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%86%D0%B5%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B9_%D0%BF%D0%B0%D1%80%D0%BA
[2] vk.com/album-30860130_148245653: https://vk.com/album-30860130_148245653
[3] термокарстовых озерах: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%BE%D0%BA%D0%B0%D1%80%D1%81%D1%82
[4] едома: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%95%D0%B4%D0%BE%D0%BC%D0%B0
[5] Сайт: https://pleistocenepark.ru/ru/
[6] Facebook: https://www.facebook.com/pg/PleistocenePark/
[7] Instagram: https://www.instagram.com/pleistocenepark/
[8] ВКонтакте: https://vk.com/club30860130
[9] Дом для мамонта: http://www.strf.ru/material.aspx?CatalogId=222&d_no=34567#.XLSBP-gzaM8
[10] Хороший забор — главное условие восстановления мамонтовых степей: https://elementy.ru/novosti_nauki/430403
[11] Парк ледникового периода: https://iz.ru/737648/evgeniia-priemskaia/park-lednikovogo-perioda
[12] Уникальный научный эксперимент, начатый в Якутии более 30 лет назад, продолжается: http://www.1sn.ru/217760.html
[13] Welcome to Pleistocene Park: The mammoth plan to recreate an ice age ecosystem in Siberia: https://newatlas.com/pleistocene-park-mammoth-ecosystem/54257/
[14] Pleistocene Park: Return of the Mammoth's Ecosystem: https://science.sciencemag.org/content/308/5723/796.1.full
[15] Источник: https://habr.com/ru/post/447942/?utm_source=habrahabr&utm_medium=rss&utm_campaign=447942
Нажмите здесь для печати.