Пауки и полевки поведали о выбросах углерода из многолетней мерзлоты на Аляске

В организмах полевок, бурозубок и пауков-волков на Аляске преобладает углерод возрастом не более 140 лет, который происходит из мертвого органического вещества, а не из растений. Это означает, что углерод из недавно оттаявшей многолетней мерзлоты не задерживается в местных экосистемах и выбрасывается в атмосферу, и что местные пищевые цепи с пастбищных сменились на детритные. Это повлечет за собой перестройку всего углеродного цикла в высоких широтах, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Climate Change.

В многолетней мерзлоте заключено большое количество органического вещества, и когда на фоне изменения климата мерзлота тает, эта органика становится доступной для окисления. После этого в атмосферу поступают дополнительные углеродные выбросы, которые усиливают потепление. Однако окисляться может не только то органическое вещество, которое было законсервировано в толще мерзлоты. Обычные почвы, контактирующие с ней, тоже подвергаются риску окисления и потери своего углерода, ведь появление большого количества доступного органического субстрата рядом приводит к всплеску микробиологической активности. Косвенные потери углерода, связанные с этим, и в целом интенсивность включения углерода сопряженных с мерзлотой почв в биологический круговорот пока остаются неопределенными.

Ученые под руководством Филипа Мэнлика (Philip Manlick) из Университета Нью-Мексико исследовали потоки углерода через пищевые цепи в тайге и тундре на территории Аляски. Для этого они провели анализ изотопа ¹³C в целых телах пауков-волков (Pardosa spp.) и костном коллагене мелких млекопитающих: полевок-экономок (Microtus oeconomus), красных полевок (Myodes rutilus) и малых бурозубок (Sorex cinereus). Ткани животных были взяты из музейных коллекций 1990 и 2021 годов и позволили отследить, как изменилась диета (а точнее — источники поступления углерода в организм) арктических консументов за 30 лет.

Оказалось, что за прошедшие десятилетия на Аляске произошла существенная перестройка пищевых цепей. Если раньше первичным источником углерода в них были растения (так называемый «зеленый» углерод, который соответствует пастбищным пищевым цепям), то теперь все большую роль в углеродном цикле начинают играть детритные пищевые цепи. В них углерод «коричневый» — он включается в круговорот благодаря активности микроорганизмов, которые разлагают мертвое органическое вещество. Так, сейчас на углерод, берущий начало с грибов, в изученных экосистемах приходится до 40 процентов от его общего количества в организме полевок. С 1990 года относительная доля грибного углерода у полевок выросла на 44 процента, а у пауков на 27 процентов.

При этом средний возраст углерода в организмах животных, умерших в 1990 году, составлял 1272 ± 35 лет (соответствует углероду из многолетней мерзлоты), а умерших в 2021 году — 91 ± 51 год (современный углерод). Это означает, что углерод из оттаявшей мерзлоты не смог удержаться в местных экосистемах и быстро перешел в атмосферу. Авторы отметили, что обнаруженное ими «потемнение» арктических пищевых цепей говорит смене тренда с преобладания консервации мертвого органического вещества на его быстрое разложение, и это может сильно изменить весь углеродный цикл в высоких широтах.

Пауки также выступают связующим звеном между наземными и речными экосистемами, причем из рек на луга они переносят ртуть: например, в тканях пауков-тетрагнатид накапливается до 399 нанограмм ртути на грамм из-за их питания личинками разнокрылых стрекоз.