Норильські дерева розповіли про внесок арктичної промисловості в зміну клімату

Вчені припустили, що арктична промисловість значно впливає на глобальну зміну клімату. Вони досліджували річні кільця сотень ялин і листяниць в околицях Норильська і виявили, що дерева не стали рости швидше у відповідь на підвищення середньорічної температури повітря. Це сталося через брак сонячного світла: викиди металургійного комбінату принесли в атмосферу величезну кількість аерозолів, які зробили її менш прозорою. Стаття опублікована в журналі.

Одним із загальноприйнятих методів реконструкції клімату є дендрохронологічний. Він заснований на тому, що у дерев, що ростуть в умовах помірного клімату з вираженими сезонами, деревина утворює річні кільця: на початку вегетаційного періоду відбувається активне зростання проведених тканин, а в кінці - зростає більше механічних тканин. Потім зростання зупиняється до наступного періоду вегетації. За товщиною річних кілець можна судити про температуру повітря і низку інших важливих для фізіології дерев факторів: кількості елементів живлення, вітрі та вологості.

Дендрохронологічний метод досить цінний: дерева живуть довго і можуть розповісти про зміни клімату протягом століть. Однак, починаючи з 1970-х, в зоні помірного і полярного кліматологи стали спостерігати так звану проблему дивергенції: дерева перестали давати чутливий відгук на підвищення середньорічної температури повітря і, всупереч логіці, не почали рости швидше. Це поставило під сумнів надійність застосування дендрохронологічного методу у високих широтах. Можливою причиною таких тенденцій екологи назвали деградацію північних екосистем через антропогенне забруднення навколишнього середовища. Вони відзначали, що атмосфера планети стала гірше пропускати сонячне світло через різке зростання концентрацій промислових аерозолів у ній. Це явище отримало назву «глобальне затемнення».

Олександр Кирдянов (Alexander Kirdyanov), співробітник красноярського Інституту лісу імені Сукачова СО РАН і Кембриджського університету, разом з колегами з Сибірського федерального університету та інших наукових організацій Британії, Німеччини, Чехії та Швейцарії провели дендрокліматологічне дослідження лісотундрових екосистем в околицях Норильська. Їх метою було зрозуміти, як забруднення навколишнього середовища викидами Норильського комбінату в сукупності з умовами заполярного клімату вплинуло на життєвий стан місцевих дерев. Для цього вони заклали трансекту, що простяглася по регіону з північного заходу на південний схід на 150 кілометрів і включає вісім тестових майданчиків. Едіфікатором в екосистемах, через які проходила трансекту, була листяниця сибірська () Також високою мірою домінували ялина сибірська () і листяниця даурська () Всього вчені обстежили 46 живих і 503 мертвих дерева.

Автори орієнтувалися на показник ширини річних кілець, який вимірювали з роздільною здатністю 0,01 міліметра за допомогою системи LINTAB і далі використовували для складання деревно-кільцевих хронологій. Також екологи аналізували зразки ґрунту та деревини на забруднення сірої, міддю та нікелем рентген-флюоресцентним методом.

Виявилося, що основний етап масового вимирання дерев збігається з початком розробки зневмісних родовищ нікелю і запуском плавильних печей (рубіж 1960-х і 1970-х). Приблизно в цей же час арктичні дерева перестали бути ефективними індикаторами зміни клімату: розрахована за шириною їх річних кілець хронологія зміни літньої температури почала сильно відхилятися від реальних метеорологічних даних. У доіндустріальну епоху і на початку індустріальної температура по кільцях передбачалася досить добре (коефіцієнт кореляції r = 0,42, p < 0,01) для 1924-1969 років.

На всіх ділянках, крім фонових, була велика кількість мертвих дерев - аж до 100 відсотків на ділянках з третього по сьомий. У деревині та органогенному шарі ґрунту вчені виявили значне забруднення сірої, міддю та нікелем. На четвертому майданчику були виявлені їх максимальні концентрації в ґрунті: 2660 в 188, 828 85 і 716 29 міліграмів на кілограм відповідно (згідно з ФЗ № 52 «Про санітарно-епідеміологічне благополуччя населення», ГДК для них рівні 160, 3 і 4 міліграма на кілограм). Листяниця виявилася більш чутливою до забруднення через фізіологічні особливості: більшою, ніж у ялини, площі поверхні хвої, більш тонкої кутикули і більш високої встьїчної провідності.

Автори дослідження зазначили, що результати їх дослідження узгоджуються з концепцією арктичного затемнення: гноблення і масова загибель дерев в околицях Норильська збіглися з періодом розвитку чорної металургії в регіоні. Ймовірно, викиди аерозолів навіть у кількостях, що не призводять до прямого посилення парникового ефекту, вплинули на потепління клімату через зменшення прозорості нижніх шарів атмосфери. Зниження продуктивності і деградація лісових екосистем півночі несуть високий ризик порушення планетарного вуглецевого циклу, і цілком можливо, що раніше небезпека антропогенного впливу на арктичну рослинність недооцінювалася.

29 травня на норильській ТЭЦ-3 стався витік понад 20 тисяч тонн нафтопродуктів у навколишнє середовище. У матеріалі «Спалити, втопити, увібрати або з'їсти» ми розповідали про те, як можна ліквідувати таке забруднення і що потім відбувається з постраждалими територіями.

Від редактора: після випуску в новині була доповнена інформація про афіліації авторів дослідження.