Норильские деревья рассказали о вкладе арктической промышленности в изменение климата

Ученые предположили, что арктическая промышленность значительно влияет на глобальное изменение климата. Они исследовали годичные кольца сотен елей и лиственниц в окрестностях Норильска и обнаружили, что деревья не стали расти быстрее в ответ на повышение среднегодовой температуры воздуха. Это произошло из-за нехватки солнечного света: выбросы металлургического комбината принесли в атмосферу огромное количество аэрозолей, которые сделали ее менее прозрачной. Статья опубликована в журнале Ecology Letters.

Одним из общепринятых методов реконструкции климата является дендрохронологический. Он основан на том, что у деревьев, растущих в условиях умеренного климата с выраженными сезонами, древесина образует годичные кольца: в начале вегетационного периода происходит активный рост проводящих тканей, а в конце — растет больше механических тканей. Затем рост останавливается до следующего периода вегетации. По толщине годичных колец можно судить о температуре воздуха и ряде других важных для физиологии деревьев факторов: количестве элементов питания, ветре и влажности.

Дендрохронологический метод весьма ценен: деревья живут долго и могут рассказать об изменениях климата на протяжении столетий. Однако, начиная с 1970-х, в зоне умеренного и полярного климата климатологи стали наблюдать так называемую проблему дивергенции: деревья перестали давать чувствительный отклик на повышение среднегодовой температуры воздуха и, вопреки логике, не начали расти быстрее. Это поставило под сомнение надежность применения дендрохронологического метода в высоких широтах. Возможной причиной таких тенденций экологи назвали деградацию северных экосистем из-за антропогенного загрязнения окружающей среды. Они отмечали, что атмосфера планеты стала хуже пропускать солнечный свет из-за резкого возрастания концентраций промышленных аэрозолей в ней. Это явление получило название «глобальное затемнение».

Александр Кирдянов (Alexander Kirdyanov), сотрудник красноярского Института леса имени Сукачева СО РАН и Кембриджского университета, вместе с коллегами из Сибирского федерального университета и других научных организаций Британии, Германии, Чехии и Швейцарии провели дендроклиматологическое исследование лесотундровых экосистем в окрестностях Норильска. Их целью было понять, как загрязнение окружающей среды выбросами Норильского комбината в совокупности с условиями заполярного климата повлияло на жизненное состояние местных деревьев. Для этого они заложили трансекту, протянувшуюся по региону с северо-запада на юго-восток на 150 километров и включающую восемь тестовых площадок. Эдификатором в экосистемах, через которые проходила трансекта, была лиственница сибирская (Larix sibirica Ledeb). Также в высокой степени доминировали ель сибирская (Picea obovata Ledeb) и лиственница даурская (Larix gmelinii). Всего ученые обследовали 46 живых и 503 мертвых дерева.

Авторы ориентировались на показатель ширины годичных колец, который измеряли с разрешением 0,01 миллиметра с помощью системы LINTAB и далее использовали для составления древесно-кольцевых хронологий. Также экологи анализировали образцы почвы и древесины на загрязнение серой, медью и никелем рентген-флюоресцентным методом.

Оказалось, что основной этап массового вымирания деревьев совпадает с началом разработки серосодержащих месторождений никеля и запуском плавильных печей (рубеж 1960-х и 1970-х). Приблизительно в это же время арктические деревья перестали быть эффективными индикаторами изменения климата: рассчитанная по ширине их годичных колец хронология изменения летней температуры начала сильно отклоняться от реальных метеорологических данных. В доиндустриальную эпоху и в начале индустриальной температура по кольцам предсказывалась достаточно хорошо (коэффициент корреляции r = 0,42, p < 0,01) для 1924–1969 годов.

На всех участках, кроме фоновых, было большое количество мертвых деревьев — вплоть до 100 процентов на участках с третьего по седьмой. В древесине и органогенном слое почвы ученые обнаружили значительное загрязнение серой, медью и никелем. На четвертой площадке были обнаружены их максимальные концентрации в почве: 2660 ± 188, 828 ± 85 и 716 ± 29 миллиграммов на килограмм соответственно (согласно ФЗ № 52 «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения», ПДК для них равны 160, 3 и 4 миллиграмма на килограмм). Лиственница оказалась более чувствительной к загрязнению из-за физиологических особенностей: большей, чем у ели, площади поверхности хвои, более тонкой кутикулы и более высокой устьичной проводимости.

Авторы исследования отметили, что результаты их исследования согласуются с концепцией арктического затемнения: угнетение и массовая гибель деревьев в окрестностях Норильска совпали с периодом развития черной металлургии в регионе. Вероятно, выбросы аэрозолей даже в количествах, не приводящих к прямому усилению парникового эффекта, оказали косвенное влияние на потепление климата через уменьшение прозрачности нижних слоев атмосферы. Снижение продуктивности и деградация лесных экосистем севера несут высокий риск нарушения планетарного углеродного цикла, и вполне возможно, что ранее опасность антропогенного воздействия на арктическую растительность недооценивалась.

29 мая на норильской ТЭЦ-3 произошла утечка более 20 тысяч тонн нефтепродуктов в окружающую среду. В материале «Сжечь, утопить, впитать или съесть» мы рассказывали о том, как можно ликвидировать такое загрязнение и что затем происходит с пострадавшими территориями.

Марина Попова