Северное Ледовитое болото

Ископаемые останки плейстоценовой фауны – мамонты, бизоны – сегодня стали существенным природным фактором в потеплении глобального климата.
Фото Reuters

"Здесь у нас район, где самая высокая костеносность плейстоценовой фауны: останки мамонтов, бизонов... На складе в Тикси весь склад забит костями, шерстью, мясом мамонтов, - рассказывает мне по спутниковому телефону, как о чем-то привычном, Игорь Семилетов, научный руководитель арктической российско-американской научной экспедиции, заведующий лабораторией геохимии полярных регионов Тихоокеанского океанологического института (Владивосток). - Сейчас экспедиция работает между устьем Индигирки и устьем Колымы. Мы вышли из порта Тикси на гидрографическом судне "Иван Киреев" и движемся на Восток, планируем отработать до пролива Лонга - между островом Врангеля и материком. Температура воздуха - около 0, снег, пурга, температура воды на поверхности - два градуса, у дна - минус 0,5".

Об уникальности экспедиции мы еще скажем. Сейчас - необходимые формальности┘ Впрочем, эти формальности тоже по-своему уникальны.

Экспедиция организована Тихоокеанским океанологическим институтом Дальневосточного отделения Российской академии наук совместно с Международным Арктическим научным центром на Аляске при участии Института геологии и геофизики Сибирского отделения РАН. Финансирование - тоже в складчину: ДВО РАН, Сибирское отделение РАН, гранты Национального научного фонда США (NSF) и Российского фонда фундаментальных исследований. Научный состав экспедиции - 18 человек, в том числе один академик (Михаил Кузьмин, директор Объединенного института геохимии и геологии, Иркутск), два аспиранта из США, один аспирант и соискатель - наши.

Итак, время действия - середина сентября, место действия - шельф Восточно-Сибирского моря. При том что это самый мелкий и самый широкий шельф в Мировом океане, Восточно-Сибирское море остается наименее исследованным в Арктическом регионе. "Его роль в формировании климата Арктики до сих пор непонятна, - подчеркивает Семилетов. - Трансарктическое течение берет начало как раз здесь. Восточно-Сибирское море до сих пор изучалось в основном зимой, с самолетов.

В последние 20 лет тут никто не работал. Наша экспедиция - первая специализированная, мы проведем весь комплекс исследований на самой совершенной аппаратуре".

Но, может быть, наиболее интригующая и важная цель, которая стоит перед экспедицией, - изучить механизмы переноса древнего органического наземного вещества в море, его трансформации и влияния на современный биохимический цикл. Другими словами, изучить механизмы превращения той самой плейстоценовой органики, возраст которой - от 5 до 60 тысяч лет.

Зачем это надо и какой прок от всех этих академических упражнений мирному обывателю на Большой земле?

"Прежде всего это - выявление роли разрушения береговых пород арктического побережья, - поясняет Игорь Семилетов. - Наибольшие изменения происходили на арктическом шельфе России - величайшем шельфе нашей планеты, площадь которого составляет почти одну треть от всего Северного Ледовитого океана".

Еще в 1999 году Семилетов и его коллеги обнаружили загадочную аномалию: парциальное давление углекислого газа в морской воде в некоторых точках отбора проб составляло нескольких тысяч микроатмосфер. А надо заметить, что фоновое, так называемое равновесное, давление - около 370 микроатмосфер. "В отдельных местах побережья, наиболее подверженных разрушению, это давление достигает четырех тысяч микроатмосфер, - подчеркивает Семилетов. - Уже тогда, четыре года назад, мы начали искать механизм, ответственный за эти аномалии. И вот наша нынешняя экспедиция подтвердила: аномалия связана с выносом в море древней органики в процессе разрушения берегов".

Чтобы понять всю неординарность этого открытия, скажем, что оно противоречит всем существовавшим до сегодняшнего момента представлениям о цикле углерода биологического происхождения. Считалось, что органика, которая захоронена в вечной мерзлоте, уже не участвует ни в каких дальнейших превращениях: просто она "вываливается" в Северный Ледовитый океан в виде стабильных и пассивных высокомолекулярных соединений (лигнин), а следовательно, и не влияет на современные экологические циклы┘

"А вот наши результаты говорят о том, что это не так, - заявляет Игорь Семилетов. - Древняя органика биологического происхождения лабильна, неустойчива. Уже сейчас мы имеем основания говорить о том, что разрушение берегов приносит наземного вещества на шельф в 5-7 раз больше, чем речной сток. Об этом никто раньше не знал". По оценкам, сделанным участниками экспедиции, в этом наземном веществе огромное количество органики - до 20-25%. И вся она, повторяю, "вываливается" на шельф, в воду поступают биогенные элементы и двуокись углерода.

"Это серьезно меняет некоторые представления об экосистемах арктических морей, - продолжает Семилетов. - Органика возрастом в десятки тысяч лет из законсервированного состояния становится доступной для сегодняшних биологических циклов. Простые расчеты показывают, что только в верхнем 100-метровом слое мерзлоты законсервировано количество органического углерода, превышающее общее количество атмосферного диоксида углерода как минимум в 12 раз, а метана - в 2500 раз!"

Этот слой мерзлоты (тундра, северная тайга) содержит не менее 10 тысяч гигатонн (1015 граммов) органического углерода, который может быть вовлечен в геохимический цикл. И этот 100-метровый слой мерзлоты, заметим, отнюдь не братская могила. Так, исследователи из Института криосферы Земли Российской академии наук уже оживляли замороженные микробы, возраст которых достигал 1-2 миллионов лет. "Очнувшись" от летаргического сна, эти микроорганизмы начинали генерировать метан. Один из основных парниковых газов, между прочим...

А дальше уже включается механизм обратной положительной связи, который хорошо известен в кибернетике: климат Земли теплеет, в результате - все интенсивнее разрушаются берега Северного Ледовитого океана, все больше древней органики попадает в арктические моря, это приводит к увеличению испарений метана и углекислого газа, что вызывает дальнейшее потепление климата┘ Круг замкнулся.

Помимо всего прочего, это означает, что Северный Ледовитый океан постепенно превращается в болото. По крайней мере процессы, происходящие в этих, казалось бы, абсолютно различных экосистемах, имеют много общего. Огромное количество древнего органического вещества поступает в среду, обедненную кислородом, - в Северный Ледовитый океан. Конечный продукт деструкции органики в таких условиях - метан. Еще раз подчеркнем: метан, средний возраст которого - 10 тысяч лет. "Наши результаты говорят о том, что идет окисление древней органики, - подчеркивает Семилетов, - аномалии в прибрежной зоне обусловлены разложением этой прибрежной наземной органики. Мы провели детальные анализы поверхностных осадков во всех морях восточной Арктики: Лаптевых, Восточно-Сибирском и Чукотском. Оказалось, что до 90 процентов органического вещества в Восточно-Сибирское море попало именно с суши".

Вряд ли этот природный процесс поддается нашему регулированию. Северный Ледовитый океан наступает на сушу неотвратимо. Например, скорость разрушения берегов - вытаивание так называемых жильных льдов и обрушивание прибрежной мерзлоты - в проливе Дмитрия Лаптева составляет 10 метров за лето. Это средняя скорость за 50 лет.

"Сколько органики изымается из обращения, уходит в донные отложения, а сколько трансформируется в продукты окисления в форме углекислого газа и метана и выбрасывается в атмосферу - это мы и пытаемся определить, - подчеркивает Игорь Семилетов. - Мы отбираем пробы фитопланктона и зоопланктона - они будут проанализированы на содержание в них стабильных изотопов углерода и азота. Это даст возможность проследить, насколько далеко по пищевым цепочкам уходит плейстоценовый, древний углерод, который из мерзлоты попадает в воду".

Вот и оказывается, что от исследований, которые ведет сейчас российско-американская экспедиция, зависит само благополучие и даже выживание этого самого обывателя. То есть нас с вами┘