В исследовании изучалось, как растворенный органический углерод (DOC), хранящийся в арктической вечной мерзлоте, которая тает с ускоренной скоростью из-за изменения климата, попадает в водоразделы Арктики в результате физических нарушений, которые перемещают питательные вещества по ландшафту. Впервые исследователи смогли определить, что химический состав углерода в этих прудах сильно отличается от химического состава углерода в реках Высокой Арктики.
«Эти водоемы в высоких широтах Арктики, кажется, являются горячими точками деградации DOC», — говорит Мирна Симпсон, профессор наук об окружающей среде Университета Скарборо и соавтор исследования.«Очень мало внимания уделяется тому, что происходит с DOC в этих прудах, расположенных по всей Арктике, и потенциально он может быть источником выбросов CO2, выбрасываемых в атмосферу в результате этих возмущений».
DOC повсюду — его можно найти в озерах, океанах и почве. По сути, это разложившийся растительный или животный материал, который может растворяться при контакте с водой. В высоких широтах Арктики DOC становится мобильным, войдя в водоразделы, что происходит с ускоренной скоростью из-за быстрого таяния вечной мерзлоты и, как следствие, изменения физического ландшафта.
«Быстрое оттаивание приводит к так называемому отрыву активного слоя», — объясняет Симпсон. «Думайте об этих беспорядках как об оползнях, где земля и вода смешиваются».Когда DOC оседает в прудах, микробы легче разлагают его, чем в реках, а это означает, что в атмосферу может попасть больше углерода. В то время как прошлые исследования изучали, как активные отложения слоя стимулировали микробную активность в арктических почвах, это первое исследование, в котором основное внимание уделяется источникам воды, включая пруды.«Мы не измеряли количество выбрасываемого углерода, потому что не ожидали его обнаружить», — говорит Симпсон. «Это один из новых результатов исследования — эти водоемы могут играть важную роль в глобальном углеродном цикле».
Более того, отмечает Симпсон, вечная мерзлота в Арктике накапливает много углерода, потому что обычно остается замороженной, запертой на месте в течение длительного времени. Это меняется с быстрым таянием вечной мерзлоты. Фактически, используя радиоуглеродное датирование, исследователи обнаружили, что DOC возрастом более 5000 лет, который деградирует.Образцы воды для исследования были взяты исследователями Университета Королевы, доцентом Мелиссой Лафренье и профессором Скоттом Ламурё из обсерватории арктического водораздела мыса Баунти недалеко от острова Мелвилл в Нунавуте.
Следующим важным шагом исследования станет определение того, насколько широко распространено это явление, например, если оно происходит во всех арктических прудах. Но, как указывает Лафренье, также важно понимать основные механизмы, определяющие разницу между DOC в прудах и реках.«Нам нужно провести некоторые исследования баланса массы, чтобы вычислить массу углерода в этих водоемах.
Это включает в себя количество углерода, а также основные входы и выходы, контролирующие количество углерода в воде», — говорит она. .Для этого им потребуется измерить не только количество углерода в воде, но и различные формы углерода, включая DOC, растворенный неорганический углерод, органический углерод в виде частиц, газообразный CO2 и метан.Будущие лабораторные и полевые эксперименты будут разработаны для выяснения процессов, ответственных за получение или потерю углерода из этих водоемов, а также процесса преобразования углерода из одной формы в другую, добавляет Лафренье.Анализ DOC для исследования проводился в трех разных лабораториях по всей Канаде, чтобы исследователи могли использовать множество сложных измерений. Профессор Ив Гелинас из Университета Конкордия и профессор Андре Симпсон из Калифорнийского университета в Скарборо внесли свой вклад в исследование.
Данные были также собраны и собраны доктором Цзюнь-Цзянь Вангом, бывшим докторантом лаборатории профессора Мирны Симпсон, ныне доцентом Южного университета науки и технологий в Китае.