Среди практически нетронутых горных ландшафтов северной Аляски происходит странное превращение. Ручьи и реки, которые ещё недавно были прозрачными и голубыми, приобретают мутный оранжевый оттенок, словно в воду попала ржавчина. Первые такие изменения исследователи заметили в 2018 году, а дальнейшие наблюдения показали: речь идёт не об одном необычном водоёме. Оранжевые шлейфы появляются во всё большем количестве мест, причём многие находятся далеко от дорог, городов и промышленных предприятий. Новое исследование указывает на неожиданного виновника — оттаивающую вечную мерзлоту.
Внешне происходящее напоминает кислотный дренаж, хорошо известный возле рудников. Когда содержащие сульфиды горные породы контактируют с кислородом и водой, запускаются химические реакции, способные повышать кислотность воды и высвобождать металлы. Но в исследованных районах хребта Брукс нет горнодобывающих предприятий, которые могли бы объяснить загрязнение. По существу, природа начинает воспроизводить процесс, обычно ассоциирующийся с промышленными шахтами.
Ключ находится под ногами. Вечная мерзлота — это грунт, остававшийся замёрзшим не менее двух лет подряд, а во многих районах Арктики значительно дольше. Пока породы скованы льдом, вода практически не взаимодействует с заключёнными в них минералами. Потепление меняет ситуацию: мерзлота оттаивает глубже, вода проникает в прежде недоступные слои грунта, а минералы впервые за очень долгое время получают возможность активно контактировать с водой и кислородом.
В результате химического выветривания в воду могут поступать железо, алюминий, марганец, цинк, никель, кадмий и редкоземельные элементы. Железо особенно заметно визуально: при окислении оно образует соединения характерного жёлто-оранжевого и ржавого цвета. Поэтому изменение оттенка реки становится видимым признаком гораздо более сложной перестройки её химического состава.
Чтобы проследить процесс во времени, исследователи с 2022 по 2024 год брали пробы в шести водосборных бассейнах хребта Брукс. Добраться до многих точек можно только по воздуху, поэтому наблюдения требовали вертолётных экспедиций в удалённые районы. Анализы подтвердили, что некоторые оранжевые притоки отличаются не только цветом: вода в них становилась более кислой и содержала чрезвычайно высокие концентрации растворённых металлов.
Особенно показательна река Салмон. Один из загрязнённых притоков увеличивал содержание некоторых металлов примерно в 70 раз по сравнению с обычным уровнем, а химический след сохранялся даже примерно в 60 милях, то есть почти в ста километрах ниже по течению. Это демонстрирует важную особенность процесса: локальный участок оттаивания способен влиять на водную систему далеко за пределами места, где металлы впервые попали в воду.
Исследователям удалось связать начало особенно сильных изменений с климатическими условиями нескольких последовательных сезонов. Лето 2019 года стало на Аляске самым тёплым за историю наблюдений, а за ним последовала необычно снежная зима. На первый взгляд большое количество снега должно было бы сильнее охлаждать почву, однако снег работает как теплоизоляционное одеяло. Толстый снежный покров уменьшает потерю тепла грунтом и способен препятствовать его глубокому повторному промерзанию.
В результате вода получила возможность проникнуть глубже в оттаявшие слои и взаимодействовать с минералами, которые раньше оставались изолированными. После этого периода в исследованных реках резко выросли концентрации сульфатов и цинка. В последующие годы показатели постепенно снижались, что хорошо согласуется с идеей мощного химического импульса после особенно глубокого оттаивания.
Но история не ограничивается одним экстремально тёплым летом. С 2018 года похожие проявления зафиксированы более чем в 200 реках и ручьях в североамериканской зоне вечной мерзлоты, а тысячи участков просачивания воды демонстрируют признаки аналогичных процессов. «Ржавеющие» водотоки обнаруживаются также в Канаде и других регионах с вечномёрзлыми грунтами. Это заставляет рассматривать явление не как местную аномалию Аляски, а как потенциально более широкое последствие потепления Арктики.
Для экосистем сочетание повышенной кислотности и металлов может оказаться особенно опасным. Некоторые водные организмы способны переносить отдельные изменения химического состава, но одновременное снижение pH и рост концентрации нескольких металлов создают совершенно другие условия. Металлы могут воздействовать на жабры рыб, беспозвоночных и микроорганизмы, а изменение кислотности влияет на доступность химических элементов и всю пищевую сеть.
В отдельных затронутых районах исследователи уже наблюдали гибель растительности возле закисленных водотоков и исчезновение некоторых водных организмов. Особое беспокойство вызывают лосось и сиг — виды, имеющие не только экологическое, но и огромное хозяйственное и культурное значение для северных сообществ. Однако для исследованных водосборов хребта Брукс пока не зафиксировано массовой гибели рыбы или подтверждённого ущерба питьевой воде населённых пунктов.
Эта оговорка принципиальна. Ярко-оранжевая река выглядит пугающе, но цвет сам по себе ещё не позволяет определить степень токсичности конкретного участка. Концентрации металлов, кислотность, сезонность и способность водотока разбавлять поступающие вещества различаются от места к месту. Поэтому необходим постоянный химический и биологический мониторинг, а не выводы только по внешнему виду воды.
Особенно уязвимыми могут оказаться сельские и коренные сообщества Аляски, жизнь которых тесно связана с реками и рыбными ресурсами. В удалённых регионах водная экосистема одновременно служит источником пищи, частью местной экономики и основой традиционного образа жизни. Если химические изменения начнут влиять на миграцию и воспроизводство рыб, последствия выйдут далеко за пределы экологии.
Есть и более фундаментальная проблема. Подобный механизм практически не учитывался в прежних представлениях о последствиях таяния вечной мерзлоты. Обычно внимание сосредоточено на высвобождении углекислого газа и метана, повреждении инфраструктуры и изменении ландшафтов. Теперь выясняется, что размораживание грунта способно запускать ещё и масштабную геохимическую перестройку, высвобождая вещества, которые тысячелетиями оставались практически изолированными от современной гидрологической системы.
Получается своеобразная химическая память мерзлоты. Пока грунт заморожен, минералы существуют в одном окружении; после оттаивания вода и кислород включают новые реакции, а их продукты начинают путешествовать вниз по течению. Поэтому последствия изменения климата проявляются не только через температуру или количество льда. Меняется сама химия ландшафта.
Оранжевые реки Аляски становятся наглядным предупреждением именно потому, что процесс виден невооружённым глазом. Обычно климатические изменения описывают десятыми долями градуса, графиками и многолетними средними значениями. Здесь изменение буквально окрашивает воду. Реки, десятилетиями считавшиеся практически нетронутыми, начинают выглядеть так, словно рядом появился промышленный рудник, хотя единственная крупная перемена происходит в постепенно оттаивающей земле.
- Понравилось: 26
А затем «Добавить на главный экран». 