Из-за большого количества выпадающего снега в высоких широтах распространяются канадские ели. Такое "озеленение Арктики" чревато серьезными климатическими последствиями.
В любом другом месте мира активный рост деревьев стал бы счастьем, но на крайнем севере Аляски они предвещают "судный день".
Поскольку Арктика нагревается в четыре раза быстрее других частей планеты, канадские ели разрастаются по тундре, которая раньше была для них совершенно непригодным местом обитания. Это хорошо для самих деревьев, но не очень хорошо для Арктики: поскольку ели темнее снега, они поглощают больше солнечной энергии, в результате чего регион может нагреваться еще быстрее, что спровоцирует более активные изменения. Это может привести к выбросам парниковых газов, скопившихся в тундре, что ускорит потепление на всей остальной планете.
Арктика зеленеет на глазах ученых по мере того, как промышленные предприятия продвигаются на север и меняют устоявшиеся экосистемы. Согласно новым исследованиям, причина такого роста растительности на севере Аляски весьма неожиданна. Потери морского льда запускают атмосферные процессы, из-за которых на суше выпадает больше снега, что помогает семенам ели прижиться в более высокогорных и более северных широтах, чем ранее.
Виновник известен, и это снежный эффект озера – явление, которое обычно связывают с Великими Озерами. "Когда холодный ветер дует по открытой водной глади, он захватывает влагу и несет ее на сушу. Там эта влага снова охлаждается и выпадает в виде снега", объясняет Роман Диал, эколог из Тихоокеанского университета Аляски и ведущий автор недавней статьи, опубликованной в журнале Science. Именно этот эффект объясняет экстремальные снегопады в таких местах, как Буффало, штат Нью-Йорк. То, что мы наблюдаем в Арктике сейчас, это, по сути, тот же эффект, но вместо озер здесь выступает Северный Ледовитый океан".
Морской лед в Арктике закономерно появляется зимой и исчезает летом. В ходе исследования Диал и его коллеги обратили особое внимание на октябрь. В октябре количество морского льда остается низким, ведь зимние морозы еще не наступили, но температура воздуха уже регулярно опускается ниже нуля. Океанская вода по-прежнему относительно теплая, потому что все лето она поглощала солнечную энергию. "Если снять ледяной покров с арктических океанов, омывающих тундру, то вода сможет испаряться", говорит эколог Патрик Салливан из Университета Аляски в Анкоридже и соавтор новой работы. "Таким образом эти воды послужат источником обильных снегопадов в районах по близости".
По мере стремительного потепления в Арктике уровень морских льдов снижается, что приводит к повышенному испарению влаги из открытого океана и увеличению количества снега на большей части северо-западной Аляски. Команда смогла оценить количество елей в регионе с помощью спутниковых снимков, которые показывают, как с течением времени менялась граница их распространения. Кроме того, за последние четыре года исследователи провели полевую работу чтобы осмотреть деревья и собрать данные.
Ученые обнаружили, что чем меньше морского льда присутствует в определенном участке Северного Ледовитого океана, тем больше елей разрастается в высокогорных районах поблизости. Напротив, там, где морской ледяной покров сохраняется постоянно, границы посадок деревьев практически не меняются. Исследователям также удалось расширить рамки исследования и продемонстрировать, что бореальные деревья, произрастающие в других районах Арктики – береза, сосна, лиственница и другие виды елей – также распространяются на север в тех местах, где наблюдается сокращение морских льдов. "Чем больше снега на земле, тем быстрее расширяются границы лесов", подчеркивает Диал. "А больше снега выпадает за счет снежного эффекта озера, который проявляется при сокращении морского ледяного покрова".
Снег обладает фантастическими, хотя и противоречащими здравому смыслу свойствами: он действует как одеяло, не позволяя истинному арктическому зимнему морозу проникать в землю. Арктический ветер не просто морозит и обезвоживает любые растения, он еще и разносит ледяные кристаллы, которые повреждают все незащищенные естественным покровом семена и саженцы.
Нескольких сантиметров снежного покрова недостаточно, а вот снег глубиной по колено надежно защитит саженцы в самый опасный период жизни дерева. Чем больше становится саженец, тем больше у него шансов выжить. "Как только он достигнет высоты примерно по пояс, он сможет выжить, а вот маленькие саженцы – нет", говорит Диал.
Как хорошее шерстяное одеяло помогает ребенку оставаться в тепле и здоровым, так и саженец ели надежно защищен снежным одеялом. В то же время, препятствуя проникновению зимнего мороза в почву, это снежное одеяло способствует оттаиванию вечной мерзлоты, состоящей из древнего растительного материала и льда. Как правило, верхний слой вечной мерзлоты оттаивает летом, а зимой снова замерзает. Однако если снежный покров достаточно толстый, почва не охлаждается, что повышает активность микробов, разлагающих органические вещества в вечной мерзлоте.
В свою очередь, это высвобождает питательные вещества, которые эти мертвые растения поглотили давным-давно. "Когда вы находитесь вблизи открытых водных пространств, таких как Чукотское море, там больше азота, и взрослые ели растут быстрее, как и подрастающие деревья. Кроме того, вокруг взрослых елей было больше подрастающих саженцев".
Саженцы ели получают не только согревающий снежный покров, но и питательные вещества, необходимые им для роста и формирования шишек и семян, которые рассеиваются за пределы существующей границы лесонасаждений. Именно производство семян, их прорастание и зарождение новых особей способствуют продвижению границы древостоя.
Это действительно замечательный анализ, который позволяет пересмотреть сложившееся представление о том, что за продвижение границ лесов на север отвечает исключительно рост температуры воздуха
Как видно на фотографиях, речь пока идет не о густом, полноценном лесе, а скорее о зарождающейся популяции деревьев. Тем не менее, по мере разрастания деревья затемняют ландшафт и поглощают больше солнечной энергии, в отличие от белого снега, который отражает солнечный свет обратно в космос. Это приводит к усилению локального потепления, таянию вечной мерзлоты и более быстрому росту деревьев. Помимо высвобождения питательных веществ для роста новых деревьев и кустарников, при таянии вечной мерзлоты выделяются газы, способствующие потеплению планеты: микробы, питающиеся древним растительным материалом, выделяют углекислый газ и метан в качестве побочных продуктов.
Разрастание деревьев на севере также означает увеличение количества потенциального горючего для лесных пожаров, в результате которых в атмосферу выделяется еще больше углерода. По мере того, как Арктика становится зеленее и теплее, в ней возникает все больше гроз, которые становятся источниками возгорания. Арктические пожары еще больше разогревают вечную мерзлоту, заставляя ее таять настолько быстро, что земля проваливается в кратеры, известные как термокарсты. В северных лесных пожарах также сгорает торф, богатый углеродом, причем пожары настолько устойчивы, что тлеют под землей на протяжении всей зимы, а после таяния снега снова вспыхивают на поверхности. Ученые называют их зомби-пожарами.
Действуя в обратном направлении, больше биомассы будет улавливать больше углерода по мере своего роста. "Мы можем наблюдать рост поглощения углерода летом в результате продвижения границ древостоя, но в то же время, зимой будут наблюдаться более высокие потери углерода. Поэтому предсказать конечный эффект особенно сложно. Например, если ландшафт станет более водянистым, то микробы, питающиеся вечной мерзлотой, будут производить больше метана, который является гораздо более мощным парниковым газом по сравнению с CO2.
Хотя разрастание канадских елей и другой растительности в Арктике может показаться весьма живописным, но на самом деле за этим озеленением кроется гораздо более запутанная и зловещая ситуация, которая будет иметь последствия в глобальном масштабе.
