Горные экосистемы Кавказа оказались более уязвимыми к климатическим изменениям, чем предполагалось. По мере потепления верхняя граница леса смещается вверх по склонам в среднем на 3,6 метра в год, занимая территории субальпийских лугов. Это меняет не только ландшафт, но и способность почв удерживать углерод — один из ключевых факторов глобального климата. Учёные Научно-технологического университета «Сириус» совместно с коллегами из Тюменского государственного университета и Университета Геттингена выяснили, что органическое вещество лесных почв Северо-Западного Кавказа значительно устойчивее, чем луговых. Лесная подстилка разлагается микроорганизмами примерно в два раза медленнее, а потери углерода из неё существенно ниже. Результаты, опубликованные в международном журнале Catena, помогут уточнить региональные климатические модели и прогнозы накопления парниковых газов. Исследование поддержано госпрограммой научно-технологического развития федеральной территории «Сириус».
Почвы — крупнейший наземный резервуар углерода. От того, насколько прочно органическое вещество в них закреплено, зависит, сколько углекислого газа вернётся в атмосферу. Горные экосистемы особенно чувствительны: повышение температуры ускоряет биологические процессы разложения и меняет растительность.
Учёные изучали образцы почв и растительности, собранные на высоте от 1700 до 2000 метров над уровнем моря в Кавказском заповеднике на Бзерпинском карнизе. Сравнили две типичные экосистемы — смешанный горный лес и субальпийский луг. Летом 2024 года экспедиция Международного научного центра в области экологии и вопросов изменения климата работала на этом труднодоступном участке. Специалисты отбирали пробы, а затем в лаборатории провели серию экспериментов.
Для оценки устойчивости углерода использовали два метода. Четырёхмесячная инкубация образцов показала скорость микробного разложения по количеству выделяемого углекислого газа. Термогравиметрический анализ — постепенный нагрев до 650 градусов — определил долю лабильных, стабильных и наиболее устойчивых фракций углерода.
Ведущий научный сотрудник Международного научного центра в области экологии и вопросов изменения климата Екатерина Филимоненко пояснила, что сочетание прямого и непрямого подходов позволило получить более надёжную оценку. Каждый метод имеет свои преимущества, но вместе они дают комплексную картину.
Результат оказался неожиданным. Лесная подстилка обладает более высокой термической стабильностью и примерно в два раза медленнее разлагается микроорганизмами по сравнению с луговой. После четырёх месяцев инкубации потери углерода из луговой подстилки были существенно выше. Почвы леса, согласно показателю температуры потери половины углерода при нагревании, содержат более устойчивые формы органического вещества.
Предыдущие работы показывали, что в луговых экосистемах значительную роль играют органоминеральные комплексы, обеспечивающие долговременную стабилизацию углерода. Однако на Северо-Западном Кавказе более устойчивым оказалось именно органическое вещество лесных почв. Исследователи связывают это с химической сложностью растительных остатков, поступающих в почву в лесах.
Младший научный сотрудник центра, аспирант по специальности «Геоэкология» Анфиса Харыбина подчеркнула, что понимание того, как смена растительности влияет на стабильность почвенного углерода, принципиально для прогнозирования климатических изменений. Верхняя граница леса в горах смещается в среднем на 3,6 метра в год, и эти процессы уже сегодня трансформируют экосистемы Кавказа.
Полученные данные станут основой для дальнейших исследований углеродного цикла в регионе. Они помогут уточнить климатические модели и прогнозы накопления и высвобождения углерода из почв в условиях продолжающегося потепления. Проект реализуется при поддержке федеральной территории «Сириус» в рамках государственной программы «Научно-технологическое развитие федеральной территории «Сириус».
