Новые угрозы в Арктике: изменение в экосистемах несет ущерб населению побережья

Фото: www.whatismissing.org


Изменение климата привело к резкому падению содержания минерального азота в реках Арктической зоны. Это приводит к изменению биосистемы в прибрежной зоне морей Северного Ледовитого океана. Существует реальная угроза изменения видового состава промысловых обитателей северных морей и ущерба для местных жителей, традиционно живущих за счет даров моря. К такому выводу пришла команда исследователей из NYU Tandon School of Engineering, изучив сток азота шести крупных арктических рек: Енисея, Лены, Оби, Маккензи, Юкона и Колымы за 20 лет наблюдений.

При чем тут азот?

Содержание азота - органического и минерального - в реках влияет на качество пресной и прибрежной воды, а также на биогеохимические процессы. При недостатке азота наблюдается замедление роста и развития водной растительности, при избытке, наоборот, – развитие процессов эвтрофирования водных экосистем и снижение качества воды.

Это важное питательное вещество попадает в реки, главным образом, в результате смыва с полей: сельскохозяйственные удобрения играют важную роль. Кроме того, источником служит и сжигаемое топливо, продукты которого с осадками стекают в речные сети. Органический азот содержится в продуктах распада органики. Кроме того, процессы минерализации и денитрификации преобразуют одни формы азота в другие и также являются источниками этого вещества в воде и почве.

Изменение климата и повышение интенсивности сельского хозяйства ведут к увеличению содержания азота в реках, формирующих сток на водосборных бассейнах с умеренным климатом, и к ухудшению качества воды ниже по течению. Но и дефицит азота приводит к негативным последствиям: это важный биогенный элемент, питание для водной флоры и микроорганизмов.

Последствия глобального изменения климата в арктическом регионе планеты ощущается наиболее серьезно. Здесь прогрев более существенный, чем в умеренных и тропических широтах, есть обширные зоны многолетней мерзлоты, которые начали интенсивно оттаивать. И практические итоги потепления на этих обширных пространствах могут стать большой неожиданностью для человека. Именно поэтому внимание к арктическим районам велико.

Фото: www.whatismissing.org


Новые цифры и факты

Ученые выяснили, что минеральный азот, который Енисей, Лена, Обь, Маккензи, Юкон и Колыма выносят в Северный Ледовитый океан, обеспечивает до 66% первичной продукции экосистемы в прибрежных районах Арктики. Но повышение температуры и таяние многолетней мерзлоты коренным образом меняют химический состав рек Арктики.

Так, оказалось, что в четырех из шести рек за 2003-2023 гг. содержание неорганического азота снизилось, а органического - возросло. При этом органический азот имеет меньшую биодоступность. Сток растворенного минерального азота уменьшился на 7,2 млн кг N/год, а органического азота увеличился на 11,6 млн кг N/год.

Рис.: Ежегодный уровень содержания растворенного азота в шести крупнейших реках Арктики в период с 2003 по 2023 год.
Фото: agupubs.onlinelibrary.wiley.com

Причиной такого явления стали вызванные изменением климата повышение температуры, повлекшее таяние многолетней мерзлоты в бассейнах рек, и увеличение количества осадков. Температура оказывает прямое (увеличение скорости минерализации и денитрификации) и косвенное (таяние мерзлоты, зарастание русел и пойм) влияние на баланс азота в водных объектах. Кроме того, с ростом температуры увеличивается приток грунтовых вод в реки и озера по всей Арктике из-за таяния мерзлоты. Ученые считают этот процесс ключевым фактором изменения соотношения органического и неорганического азота.

Еще один фактор – природные лесные пожары. Исследователи из NYU Tandon School of Engineering обнаружили, что из 6 бассейнов самым пострадавшим от пожаров стал бассейн Оби. Площадь выгорания в пределах водосбора этой реки была самой высокой - до 8%. Выжженную территорию идентифицировали как важный источник минерального азота 92% моделей формирования стока, с которыми работали ученые. Оказалось, что лесные пожары в небольших арктических бассейнах увеличивают концентрацию нитратов в краткосрочной перспективе в 2-10 раз.

В чем угроза и где выход

Сдвиги в балансе органической и минеральной формы влияют на структуру экосистемы, первичную продуктивность и переработку углерода в дельтовых и прибрежных зонах с дефицитом азота. А это значит, что прибрежные пищевые цепочки, которые на протяжении тысячелетий обеспечивали коренные народы продовольствием, лишаются неорганического азота, важнейшего питательного вещества, что может привести к каскадным эффектам во всей экосистеме Северного Ледовитого океана.

Bridger J. Ruyle из NYU Tandon School of Engineering поясняет, почему это тревожный сигнал для Арктики: «Быстрые изменения в химическом составе речного азота могут полностью изменить функционирование этих морских экосистем. Нам нужно рассматривать качество воды и изменение климата как фундаментально взаимосвязанные проблемы. По мере усиления изменения климата мы должны понимать эти взаимосвязи, чтобы защитить здоровье людей и целостность экосистем».