Засоление озер увеличит выделение в атмосферу углекислого газа и уменьшит выделение метана

Ученые впервые показали, что с поверхности озера Баскунчак — одного из крупнейших гиперсоленых озер в мире — за сутки выделяется около 55 килограмм метана и около 14,7 тонны углекислого газа. Невысокая интенсивность потоков метана оказалась связана с его низкой концентрацией в озере, тогда как значительное количество углекислого газа — с жизнедеятельностью микроорганизмов, осаждением солей, а также пониженной из-за высокой солености активностью фотосинтеза. Таким образом, засоление водоемов и почв в засушливых районах планеты может стать дополнительным источником парниковых газов в атмосфере, которые вносят вклад в климатические изменения на планете. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Water.

Озеро Баскунчак. На заднем плане гора Большое Богдо. Источник: Юрий Федоров

Глобальное изменение климата — одна из самых серьезных экологических проблем. Оно приводит к повышению температуры воздуха, таянию вечной мерзлоты, росту уровня моря, опустыниванию ландшафтов и увеличению частоты и силы стихийных бедствий, таких как цунами, потопы и экстремальные засухи. Одной из причин изменения климата считается накопление парниковых газов — углекислого газа и метана — в атмосфере. При этом их источником могут быть не только выбросы заводов и других объектов, связанных с человеческой деятельностью, но и природные компоненты, например озера. Однако объемы выбрасываемых парниковых газов с их поверхности остаются почти не изученными.

Ученые из Южного федерального университета (Ростов-на-Дону), Гидрохимического института Росгидромета (Ростов-на-Дону) и Донского государственного технического университета (Ростов-на-Дону) определили, как формируются потоки парниковых газов в гиперсоленом озере Баскунчак. Этот водоем относится к бессточным озерам — то есть поступающие с водами и формирующиеся непосредственно в озере органические вещества не вымываются, а постепенно накапливаются. Соленость Баскунчака составляет около 300 граммов на литр, что почти в 20 раз выше солености Черного моря.

Исследователи изучили химический и газовый состав воды и донных отложений, а также их гранулометрический и минералогический состав. С помощью накопительных плавучих камер авторы измерили потоки метана и углекислого газа в атмосферу.

Оказалось, что в озере Баскунчак содержится относительно мало метана — около 1,5 микролитров на литр воды, — так, на поверхности Черного моря этот показатель составляет около 4,8 микролитра на литр. Как следствие, потоки метана в атмосферу также оказались понижены. Исследователи считают: это связано с тем, что солевая корка, перекрывающая донные отложения, препятствует выходу метана из нижележащих слоев в воду. Кроме того, в верхних слоях донных отложений происходит анаэробное окисление метана, в результате чего его концентрации снижаются.

Потоки углекислого газа, напротив, были в среднем в 287 раз выше, чем потоки метана, и в 3,3–5 раз интенсивнее его потоков с поверхности пресных озер. По мнению авторов, повышенное выделение углекислого газа может быть связано с несколькими причинами. Во-первых, с разложением органических веществ до углекислого газа и воды микроорганизмами. Во-вторых, с химическим осаждением солей на дно озера, сопровождающимся выделением углекислого газа. В-третьих, с подавлением процесса фотосинтеза из-за экстремальной солености в озере Баскунчак.

«На примере озера Баскунчак мы показали, что осолонение водоемов и засоление почв сухих ландшафтов может стать дополнительным источником углекислого газа в атмосфере. В то же время выделение метана, вероятно, будет снижаться из-за активизации в донных отложениях процессов его сульфат-зависимого анаэробного окисления. В дальнейшем мы планируем изучить причинно-следственные связи гидрологических и биологических характеристик, химического и газового составов воды и донных отложений, а также их физико-химических свойств. Это позволит установить долговременные тенденции в эволюции озер юга Европейской части России. Также наши исследования помогут разработать рекомендации по экологической реабилитации озер, минимизации и предотвращению негативных последствий человеческой деятельности на их экосистемы в условиях изменения климата», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Юрий Федоров, доктор географических наук, заведующий кафедрой физической географии, экологии и охраны природы Института наук о Земле Южного федерального университета.

Информация и фото предоставлены пресс-службой Российского научного фонда