Масштабы загрязнения Арктики больше, чем предполагали ученые

Международный коллектив ученых оценил воздействие выбросов от локальных и удаленных источников промышленного загрязнения на рост деревьев в Арктических регионах Сибири.

Сибирь, тайга, крайний север. Для многих эти слова являются синонимами девственно чистой природы, краев, куда редко ступает нога человека. Так ли это на самом деле? Тайга, охватывающая широким поясом огромные территории Евразии и Северной Америки — самый большой наземный биом мира. Она вносит существенный вклад в стабилизацию климата на планете. Еще в конце прошлого века ученые обратили внимание на то, что, начиная с 1970-ых годов прошлого столетия, термический режим, от которого напрямую зависит продуктивность экосистем в северных лесах, оказывает все меньшее влияние на рост деревьев. Подобная картина наблюдалась для нескольких крупных регионов мира, расположенных за полярным кругом, включая такие сильно загрязненные районы, как окрестности крупных промышленных центров, например, Норильска. Явление получило название «проблема дивергенции», или «проблема расхождения». В самом общем виде вопрос, который встал перед учеными, можно сформулировать так: «Почему рост деревьев в северном полушарии становится все менее зависимым от температуры?».

Международный коллектив ученых, большая часть которого представлена исследователями Института леса им. В.Н. Сукачева в составе Красноярского научного центра СО РАН и Сибирского федерального университета, провел беспрецедентное исследование на севере Красноярского края, пытаясь разрешить проблему несоответствия хода температур и радиального прироста деревьев. Прежде всего, ученые зафиксировали масштабную смертность деревьев в районе самого крупного северного города на планете Норильска, пик которой приходится на 1960-1980-е гг.. Для этого же времени характерен резкий рост концентраций серы, меди и никеля в образцах древесины. Однако наиболее интересный результат связан не со смертностью деревьев, находящихся в непосредственной близости от выбросов промышленного гиганта. Снижение прироста деревьев в северных широтах наблюдается и на удаленных от Норильска участках.

Мертвый лес в Арктике. Архивное фото.

Расчеты ученых показали, что на это повлияло уменьшение интенсивности приходящей солнечной радиации в северных широтах, связанное с загрязнением атмосферы. Источники загрязнения при этом могут находиться за тысячи километров от арктических регионов. Это явление получило название «Арктической дымки». За снижение прозрачности атмосферы отвечают специфичные погодные условия, способствующие переносу воздушных масс с юга на север и увеличению концентрации загрязняющих веществ в воздухе.

Чтобы разобраться в причинах снижения прироста деревьев, ученые использовали широко известную в научном сообществе модель роста древесных колец Ваганова-Шашкина. Сначала они сравнили результаты теоретических расчетов с шириной годичных колец деревьев в разные годы. Оказалось, что примерно до середины прошлого века деревья росли в точности с прогнозными расчетами. Позже, в 1970-ые, начинается систематическое расхождение между наблюдениями и теорией, которое говорит о наличии какого-то внешнего негативного для роста деревьев фактора.

Добиться соответствия между вычисленным на компьютере и измеренным для образцов деревьев приростом годичных колец удалось, когда ученые учли снижение прозрачности атмосферы и уменьшение количества приходящей на поверхность солнечной радиации. В северных широтах этот фактор оказался настолько значимым, что перевесил положительный эффект наблюдаемого роста температур.

Исследователи пришли к выводу, что наблюдающиеся с 1970-ых годов изменения в скорости прироста деревьев связаны с загрязнением атмосферы и сопутствующим снижением освещенности. Масштабное исследование, опубликованное в журнале Ecology Letters, отвечает на вопрос о причинах снижения роста деревьев в северных регионах по всему миру.

Годичные кольца позволяют отслеживать изменения климата, пожары, другие события, оказывающие влияние на рост деревьев

«В связи с тем, что реконструкции температуры на основе годичных колец деревьев составляют основу отдельных частей ряда докладов Межправительственной группы по изменению климата (IPCC), наша работа должна вызвать огромный интерес не только у специалистов, но и у лиц, принимающих решения на региональном, государственном и межправительственном уровнях. По сути речь идет о все еще сохраняющейся способности годичных колец деревьев отслеживать глобальные изменения климата, и о привлечении внимания к состоянию экосистем Арктики».

Александр Кирдянов, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН и Сибирского федерального университета

Как утверждает Александр Кирдянов, один из авторов исследования, в их работе все начинается с Норильска, а заканчивается достаточно глобальными выводами о влиянии загрязнения (не только предприятиями России, но и Северной Америки, Европы, восточной и юго-восточной Азии, а также вследствие лесных пожаров и вулканической деятельности) на продуктивность северных лесов. Проблема расхождения прироста деревьев и роста температур была обозначена в 1990-е и до сих пор не была разрешена.