Северные моря хранят около 19,65 млрд тонн органического углерода – примерно 13% его мировых запасов в поверхностных морских отложениях Земли. При этом более 17 млрд тонн этого углерода сегодня остаются практически без защиты от хозяйственной деятельности человека, из-за которой часть этих запасов может со временем вновь вернуться в атмосферу в виде CO₂. К такому выводу пришли ученые Университета Глазго в Великобритании, Университета Умео в Швеции и Гренландского института природных ресурсов, впервые составившие наиболее подробную карту природных хранилищ органического углерода в морских донных отложениях Арктики и субарктики.
Морское дно играет важную роль в регулировании климата. После гибели планктона, водорослей и других организмов часть содержащегося в них углерода оседает на дно, постепенно оказываясь погребенной под новыми слоями донных осадков. Там углерод может сохраняться сотни и тысячи лет, фактически выпадая из глобального углеродного цикла.
Чтобы выяснить, где находятся такие крупнейшие природные «хранилища», исследователи проанализировали более 13,6 тысячи проб поверхностных донных отложений и 620 кернов морских осадков, собранных за десятилетия исследований северных морей. Далее, используя методы машинного обучения, они построили карту распределения органического углерода с разрешением около 10 км и определили районы, в которых органического углерода накопилось больше всего.
Расчеты показали, что только в верхних 10 см донных отложений севернее 50-й параллели содержится около 19,65 млрд тонн органического углерода, то есть примерно 13% мирового запаса в поверхностных морских осадках. Более 60% этого углерода сосредоточено на континентальном шельфе, хотя он занимает значительно меньшую площадь, чем глубоководные районы океана. В среднем донные отложения Арктики и субарктики содержат почти в полтора раза больше органического углерода, чем морские осадки планеты в целом.
Построенная карта позволила выделить районы с наиболее высокой концентрацией органического углерода, так называемые «горячие точки» его накопления. Главными зонами стали Балтийское, Баренцево и Чукотское моря. Абсолютным лидером оказалось Балтийское море. Несмотря на сравнительно небольшую площадь, на каждый квадратный сантиметр морского дна здесь приходится до 0,21 грамма захороненного углерода – в несколько раз больше, чем в открытом океане.
Почему именно эти моря стали крупнейшими природными хранилищами углерода? Причины различаются для каждого региона. В Балтийском море накоплению углерода способствует большой приток пресной речной воды. Она образует у поверхности менее соленый слой, который плохо смешивается с более плотной соленой водой у дна. Из-за такого расслоения кислород с поверхности почти не поступает в придонные слои, поэтому микроорганизмы значительно медленнее разлагают органические остатки. В результате углерод может накапливаться в донных отложениях на протяжении тысячелетий. Дополнительную роль сыграла многовековая хозяйственная деятельность человека: поступающие с суши соединения азота и фосфора стимулировали рост фитопланктона – микроскопических водорослей, служащих основой морской пищевой цепи. Чем больше становилось фитопланктона, тем больше органического вещества оседало на морское дно.
В Баренцевом и Чукотском морях иной механизм. Сюда поступают относительно теплые атлантические воды, а сокращение площади морского льда увеличивает количество солнечного света, проникающего в воду. В результате здесь активно развивается фитопланктон. После его отмирания органические остатки быстро оседают на дно, постепенно формируя новые запасы углерода.
Еще один источник углерода – крупнейшие арктические реки: Обь, Енисей, Лена и Маккензи. Они выносят в моря органическое вещество, которое тысячилетиями хранилось в почвах, торфяниках и вечной мерзлоте. С потеплением климата этот поток может усиливаться: мерзлота тает, берега разрушаются, а реки переносят все больше частиц древней органики к морскому дну. Например, в Карском море, куда впадают Обь и Енисей, углерод сохраняется не только у поверхности осадков, но и на глубине до одного метра. Новые слои наносов постепенно перекрывают старые органические остатки, благодаря чему углерод остается надежно «запечатанным» в донных отложениях.
По мнению ученых, все эти природные хранилища углерода в северных морях сегодня становятся более уязвимыми. Потепление климата ускоряет таяние вечной мерзлоты, разрушение арктических берегов и изменяет речной сток, из-за чего меняется количество органического вещества, поступающего в моря, и пути его переноса. Одновременно по мере сокращения площади морского льда в Арктике растет хозяйственная активность – развивается судоходство, добыча нефти и газа, рыболовство, прокладываются подводные кабели и трубопроводы. Некоторые виды такой деятельности нарушают верхний слой морского дна, в котором сосредоточена значительная часть запасов органического углерода. Например, при траловом рыболовстве верхний слой морского дна буквально перепахивается, из-за чего захороненное органическое вещество начинает быстрее разлагаться. В результате часть углерода, которая могла бы оставаться в донных отложениях сотни или даже тысячи лет, может вновь вернуться в атмосферу в виде CO₂, усиливая глобальное потепление.
Поэтому ученые считают, что донные отложения необходимо учитывать при планировании хозяйственной деятельности и создании новых морских охраняемых территорий. Сегодня под защитой находится около 10% запасов органического углерода в Арктике и субарктике, тогда как районы, где сосредоточены остальные запасы, остаются уязвимыми.
