Полевой сезон 2017 года на международной исследовательской станции, созданной геологами из России и Германии четыре года назад для изучения Арктики на острове Самойловский в дельте реки Лена, завершен. Ученые оценивают его как самый интересный за все время работы станции.
В этом году к геологам присоединились палеонтологи, почвоведы и ботаники — все они собрали огромный массив данных, которые позволят составить комплексный портрет типичного для самой большой дельты в Арктике острова.
Понять законы природы
Остров Самойловский, на котором с 2013 года работает научно-исследовательская станция Института нефтегазовой геологии и геофизики Сибирского отделения РАН и Института полярных и морских исследований имени Альфреда Вегенера, занимает всего 4 квадратных километра. Образованный песками и торфяными отложениями остров живет по геологическим меркам совсем недолго — около 3–4,5 тыс. лет.
Несмотря на малые размеры и "молодость", Самойловский — типичный представитель островов дельты Лены с точки зрения взаимодействия природных процессов.
"Поняв процессы, которые происходят на Самойловском, мы сможем распространить их на четыре пятых островов дельты реки Лена — самой крупной дельты в Арктике", — говорит доктор биологических наук, главный научный сотрудник лаборатории геосистемных исследований Центрального сибирского ботанического сада СО РАН Николай Лащинский.
Кроме Самойловского, ученые исследовали также другие районы дельты Лены: острова Курунгнах и Тит-Ары, полуостров Быковский, мыс Крест-хая.
Вечное лето в вечной мерзлоте
Ученые получили ценные данные о термокарстовых озерах. В прошлом году они провели точечные исследования с помощью электроразведки, а в этом сезоне тщательно изучили водоемы от одного берега до другого и составили их трехмерную структуру.
Термокарстовые озера — один из источников выбросов парниковых газов. Если такое озеро достигнет критической глубины, мерзлота под ним уже не будет восстанавливаться в холодный зимний период. По словам начальника полевого отряда "Самойловский" Алексея Фаге, бывает так, что когда озера бурят зимой и к устью скважины подносят спичку, то вспыхивает метановый факел.
"Если в тундре летом поверх мерзлоты образуется объем воды, то происходит мощный теплоперенос: вода нагревается, растапливает под собой мерзлоту, и озеро углубляется. Когда глубина превышает 2,5 метра, процесс становится необратимым — в течение зимы озеро не успевает промерзнуть, и мерзлота не восстанавливается. За сотни лет глубина талика — растопленной мерзлоты — может достигнуть десятков метров", — рассказывает Фаге.
Куда идут овраги
Остров Курунгнах — в десятки раз больше Самойловского. Он сформирован отложениями с высоким содержанием льда. Ледяные жилы на острове достигают нескольких метров в ширину и пронизывают грунт на десятки метров в глубину. Деградация мерзлоты проявляется на острове в виде эрозионных оврагов. Изучение этой проблемы позволит предсказывать появление провалов грунта, что, по словам Алексея Фаге, очень важно при планировании строительства в Арктике.
"С помощью магнитной разведки мы определили ледяные жилы там, где их не видно. Жилы представляют собой разветвленную сеть, и мы предполагаем, что овраги появляются по этой сети. Предварительно магнитная съемка показала, что точки начала оврагов совпадают с наиболее мощными жилами. Если это так, то можно будет прогнозировать дальнейшее распространение оврагов. Арктика активно осваивается, и если планируется строить на десятки лет, то овраги могут стать угрозой инженерным сооружениям", — отмечает ученый.
Развитие неинвазивных геофизических методов — электротомографии, магнитной разведки и других — также важно в плане рационального использования средств при освоении Арктики. "Бурение — это точный, но дорогой метод, который можно применять только зимой. Он увеличивает сроки строительства и его стоимость, поэтому нужна альтернатива", — подчеркивает Фаге.
Луга для мамонтов и парниковая "бомба"
По словам Николая Лащинского, который в этом году отправился в экспедицию изучать растения в дельту Лены, ледяные жилы вместе с породами, которые они пронизывают, образуют едому — органическую "бомбу", при детонации которой объемы парниковых газов в атмосфере невероятно вырастут.
"Едома — это объект пристального интереса ученых, так как в ней содержится огромное количество органики, до 2% гумуса. По мере ее протаивания органика будет разлагаться, будут расти выбросы метана и углекислого газа. По мере роста выбросов будет расти парниковый эффект. Получается самоускоряющийся процесс", — говорит Лащинский.
Ученый обнаружил интересную вещь: по мере деградации эти структуры заселяются иными формами растений. Это дает ученым возможность предположить, что когда-то благодаря таянию мерзлоты крупные травоядные животные находили себе здесь пищу.
"На месте протаивания едом образуются сообщества из высоких злаков, растительность начинает активно запасать углерод. Такие участки вполне могли быть пастбищами, которые давали достаточное количество пищи шерстистым носорогам и мамонтам в ледниковый период", — предполагает ученый.
Плодородная дельта
Растения в дельте Лены ведут себя нетипично. Например, для представителей семейства бобовых условия здесь не подходящие, но они процветают.
"Бобовые важны тем, что фиксируют атмосферный азот и обеспечивают плодородие почвы. Они есть на Таймыре, на Колыме, а в промытых песках Западно-Сибирской тундры отсутствуют — для запасания азота нужен фосфор, который содержится в пыли. На Самойловском бобовых растет много, при том, что остров полностью песчаный", — рассказывает Лащинский.
Другая загадка — рододендрон Адамса, или саган-дайля, который обычно растет на известняковых почвах и широко используется в народной медицине. На юге Курунгнаха саган-дайля встречается повсеместно, зато на севере отсутствует совсем.
"Возможно, все дело в том, что не так далеко от островов находятся коренные берега Лены, с которых сильным ветром приносит и пыль, и частицы известняка. Разобраться в этом вопросе нам помогут почвоведы", — отмечает ученый.
Сейчас специалисты из разных областей продолжают анализировать и интерпретировать полученные во время экспедиции на Самойловский материалы. "Очень важно найти как можно больше параллелей с геологами и почвоведами, чтобы показать развитие геосистем островов в комплексе", — подчеркивает Николай Лащинский.
