Nature: Реки и ручьи вносят значительный вклад в выбросы метана в атмосферу

На долю пресноводных экосистем приходится половина глобальных выбросов метана — мощного парникового газа, способствующего глобальному потеплению. Считается, что значительная часть этого метана выделяется реками и ручьями, однако темпы и характер этих выбросов в глобальных масштабах остаются практически не изученными.

Международная группа исследователей, включая экологов пресных вод Университета Висконсин-Мэдисон, изменила эту ситуацию, представив новое описание глобальных темпов, закономерностей и движущих сил эмиссии метана из проточных вод.

Результаты исследования, опубликованные недавно в журнале Nature, позволят улучшить оценки метана и модели изменения климата, а также укажут на изменения в землепользовании и возможности восстановления, которые могут уменьшить количество метана, уходящего в атмосферу.

Новое исследование подтверждает, что реки и ручьи действительно производят большое количество метана и играют важную роль в динамике изменения климата. Однако в ходе исследования были получены неожиданные результаты о том, как и где образуется метан.

Мы ожидали, что наибольшие выбросы метана будут наблюдаться в тропиках, поскольку биологическое производство метана очень чувствительно к температуре, — говорит Эмили Стэнли, профессор Центра лимнологии UW-Madison и соавтор доклада в Nature.

По ее словам, вместо этого их группа обнаружила, что выбросы метана в тропиках сопоставимы с выбросами в гораздо более холодных ручьях и реках бореальных лесов — лесов с преобладанием сосны, которые простираются по всему Северному полушарию, — и арктических тундр.

Оказалось, что температура не является основной переменной, определяющей выбросы метана в водной среде. Вместо этого, как показало исследование, «количество метана, выходящего из ручьев и рек, независимо от их широты или температуры, в основном контролируется окружающей средой обитания, связанной с ними», — говорит Стэнли.

Реки и ручьи в бореальных лесах и полярных регионах на высоких широтах часто связаны с торфяниками и болотами, а густые леса бассейнов рек Амазонки и Конго также снабжают протекающие по ним воды почвами, богатыми органическими веществами. Обе системы производят значительное количество метана, поскольку в них часто создаются условия с низким содержанием кислорода, которые предпочитают микробы, вырабатывающие метан при расщеплении органического вещества.

Однако не все реки и ручьи с высоким содержанием метана образуются естественным путем. В некоторых регионах мира выбросы метана в пресные воды в основном контролируются деятельностью человека как в городских, так и в сельских населенных пунктах.

Человек активно изменяет речные сети по всему миру, и в целом эти изменения, по-видимому, благоприятствуют выбросам метана, — говорит Жерар Роше, ведущий автор доклада и постдокторант Шведского университета сельскохозяйственных наук и Центра перспективных исследований в Бланесе (Испания).

Среда обитания, сильно измененная человеком, — например, ручьи, дренирующие сельскохозяйственные поля, реки, протекающие под очистными сооружениями, или бетонные каналы для ливневых стоков, — также часто приводит к созданию условий, богатых органическими веществами и бедных кислородом, что способствует высокой выработке метана.

По мнению Роше, значение антропогенного фактора можно считать хорошей новостью.

Одним из следствий этого вывода является то, что усилия по сохранению и восстановлению пресной воды могут привести к сокращению выбросов метана, — говорит он.

Замедление поступления в реки и ручьи таких загрязняющих веществ, как удобрения, отходы жизнедеятельности человека и животных или избыточный верхний слой почвы, поможет ограничить компоненты, приводящие к высокой выработке метана в пресноводных системах.

С точки зрения изменения климата, мы должны больше беспокоиться о системах, в которых человек создает условия для производства метана, чем о естественных циклах его производства, — полагает Стэнли.

Исследование также демонстрирует важность работы групп ученых над сбором и изучением гигантских массивов данных для понимания масштабов изменения климата. Для получения результатов потребовалось многолетнее сотрудничество между Шведским университетом сельскохозяйственных наук, университетом Умео, университетом UW-Madison и другими учреждениями по всему миру. Они собрали данные измерений метана в реках и ручьях нескольких стран, использовали современное компьютерное моделирование и машинное обучение для «массового расширения» набора данных, который Стэнли впервые начала собирать вместе со своими аспирантами еще в 2015 году.

Теперь, по словам Стэнли, «у нас гораздо больше уверенности в оценках содержания метана». Исследователи надеются, что их результаты позволят лучше понять величину и пространственные закономерности всех источников поступления метана в атмосферу Земли, а новые данные улучшат крупномасштабные модели, используемые для понимания глобального климата и прогнозирования его будущего.

22.08.2023