Какие последствия ждут человечество от таяния вечной мерзлоты?

18:47 27 января Киев, Украина

На около четверти суши Северного полушария до сих пор есть вечная мерзлота. Изменение климата влечет за собой таяние этой огромной морозильной камеры. Одно из последствий — в талой почве запускаются процессы разложения и выделяются парниковые газы, такие как метан.

Но в талой почве кроются и другие опасности: например, устойчивые к антибиотикам бактерии, накопленные за десятилетия вредные вещества и радиоактивные отходы времен холодной войны. К тому же на скрещенных грунтах, которые усаживаются из-за оттаивания, разрушается инфраструктура. 

Несмотря на риски, в регионах вечной мерзлоты неожиданно много строят, говорит Гвидо Гросс из Института Альфреда Вегенера (AWI) в Потсдаме. В то же время, затраты на устранение повреждений, например дорог, уже сейчас стремительно растут. На Аляске даже обсуждают переселение некоторых небольших сел, средства для каждого из них исчисляются сотнями миллионов долларов. "А мы только в начале этих процессов".

Как объясняют исследователи, работающие под руководством Аннет Барч из Австрийского института полярных исследований (APRI), в недавней публикации в профессиональном журнале Environmental Research Letters, вдоль арктических берегов и далее создают инфраструктуру, в том числе и для нефтегазовой промышленности, преимущественно в России, а также в Канаде и США. Однако к 2050 году в почти половине освоенных человеком регионов вечной мерзлоты температура почвы на двухметровой глубине может подняться выше 0 C. Поэтому необходимо лучше понимать, как сильно оттаивание почвы чревато
инфраструктурой и поселением.
Многолетней мерзлотой считают замерзшую не менее двух лет подряд, в то же время летом поверхность почвы может оттаивать. Большая ее часть происходит еще со времен последнего ледникового периода или же образовалась сразу после него. Значительная часть находится в России, Канаде, на Аляске, в Китае и Гренландии, а также на европейском высокогорье, в том числе и в Германии. Здесь, правда, только на вершинах, а например, в России она по-прежнему занимает почти две трети площади.

Яды, законсервированные во льду

Согласно опубликованному в январе 2021 года исследованию, только в арктических районах вечной мерзлоты насчитывается более 1100 поселений, в которых в общей сложности проживает около 5 млн человек, из них 1 млн - на побережьях. К 2050 году примерно 40% населенных пунктов могут избавиться от вечной мерзлоты, пострадает около 3,3 млн человек, объясняет команда во главе с Жюстин Рамаж из Исследовательского института Nordregio в Стокгольме, в профессиональном журнале Population and Environment.

В журнале Nature Climate Change команда во главе с Кимберли Майнером из NASA Jet Propulsion Laboratory недавно представила обзор потенциальных проблем. Среди прочего это то, что вечная мерзлота долго являлась резервуаром для ядовитых веществ, выделяемых человечеством. Теперь он может опустеть за сравнительно короткое время и вредные вещества попадут в воду и воздух. В результате могут измениться экосистемы, что нанесет вред здоровью людей и животных.

«Риски высвобождения вредных веществ полностью недооценены», — подчеркивает Гроссе, руководитель секции исследований вечной мерзлоты в AWI. Поскольку долгое время даже не представляли, что вечная мерзлота может оттаять, в ХХ веке она считалась идеальной свалкой для экономической или военной деятельности в Арктике. Огромные объемы промышленных отходов, например от скважин, там складировали так же, как и радиоактивные отходы, устраивали свалки, проводили испытания ядерного оружия — и не только в России. «О многих регионах неизвестно, что там вообще лежит и куда
попадет тот материал, когда начнется таяние».
Лишь многолетняя добыча металлов, например мышьяка, ртути и никеля, привела к невероятному загрязнению отходами на десятках миллионов гектаров, пишет команда, возглавляемая Майнером. К тому же в Арктику из-за атмосферы попали и законсервировались в вечной мерзлоте сейчас частично запрещенные вредные вещества и химикаты, такие как инсектициды ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан) и ГХГ (гексахлорциклогексан).

По мнению ученых, стойкие органические загрязнители (СОЗ), такие как ДДТ, ГХГ, полихлорированные бифенилы (ПХБ) и перфтороктансульфоновая кислота (ПФОС), могут вызвать рак, врожденную инвалидность и долгосрочные проблемы со здоровьем, а тяжелые металлы, например свинец, ртуть и кадмий — повреждение органов, нарушение развития, рак и даже смерть. Есть первые доказательства того, что вещества, накопленные за прошедшее столетие, все чаще высвобождаются из вечной мерзлоты.

Худшее влияние известных токсинов на людей, возможно, еще впереди, считают исследователи. Сначала они влияют на окружающую среду и население в непосредственной близости, но через рыболовство, водные течения, атмосферу и виды мигрирующих животных, таких как перелетные птицы, вещества попадают и в отдаленные регионы.

Это касается не только многих химических веществ, но и радиоактивных материалов: с начала ядерных испытаний в 1950-х годах эти вещества накапливались в Арктике также и из-за несчастных случаев.бование оружия и умышленное складирование ядерных отходов, как объясняют исследователи из группы Майнер. Только Советский Союз осуществил около 130 испытаний
ядерного оружия вблизи архипелага Новая Земля между 1955 и 1990 годами.
 
США оставили огромное количество радиоактивных отходов и другого опасного мусора на атомной военной базе Camp Century в Гренландии, которую построили подо льдом и сейчас покинули. Лед Гренландского ледяного щита, в частности лед глетчеров, а не вечная мерзлота, быстро уменьшается. Времени на устранение осталось совсем мало, из-за постепенного проникновения
талой воды опасные вещества вскоре могут существенно распространиться.
Из вечной мерзлоты появляются микроорганизмы с непредсказуемыми последствиями. Инцидент на северо-востоке Сибири показывает опасность. Там в 2016 году на полуострове Ямал скончался двенадцатилетний мальчик, в больницу попали более 70 человек. Причиной стали возбудители сибирской язвы, употребленные из-за мяса больных северных оленей. Говорили, что с повышением температуры бактерия высвободилась из почвы и сначала заразила животных.

Около десятилетия назад исследователи обнаружили женщину, погребенную более 75 лет назад в деревне в регионе вечной мерзлоты на Аляске, с вирусными частицами в легких. Они так хорошо сохранились, что из них можно получить генетический материал возбудителя испанского гриппа — болезни, из-за которой 100 лет назад в мире свирепствовала тяжелая пандемия.

Бактерии в более глубоких слоях вечной мерзлоты обычно никогда не сталкивались с современными антибиотиками, но по воле случая они все равно могут обладать резистентными свойствами. Как сообщает команда Майнер, бактерии, устойчивые к таким средствам как хлорамфеникол и стрептомицин, уже обнаруживали в почвах вечной мерзлоты. «Мы очень мало знаем о том, какие экстремофильные микробы, живущие в очень разных условиях в течение длительного времени, могут появиться снова», – объясняет исследовательница из NASA. Они могли развиваться вместе с существами, например, гигантскими ленивцами или мамонтами, «и мы даже не представляем, какой вред они могут нанести, если попадут в наши экосистемы».

Другим фактором является изменение климата. Самоусиливающаяся и необратимая обратная связь только начинается: во время и после последнего ледникового периода в вечной мерзлоте было заморожено гигантское количество органических остатков животных и растений. Как объясняет эксперт AWI Гроссе, там в вечной мерзлоте связаны невероятные 850 гигатонн (миллиардов тонн) углерода. Это примерно столько же, сколько и в атмосфере, где количество, однако, быстро увеличивается из-за наших выбросов. В живой биомассе во всем мире связано лишь около 550 гигатонн углерода.

Микроорганизмы продуцируют парниковые газы

«Итак, углерод вечной мерзлоты обязательно должен оставаться в почве, увеличением растительности его выброс отнюдь не нейтрализовать», — подчеркивает Гроссе. Но в ходе таяния вечной мерзлоты микроорганизмы начинают разрушать имеющийся у них органический материал. Во время процесса разложения парниковые газы (углекислый и метан) попадают в атмосферу. Это еще больше ускоряет изменение климата, и вечная мерзлота тает стремительнее — заколдованный круг, который нельзя остановить. Усиливают этот процесс в результате изменения климата и сильные лесные пожары, похожие на те, которые в
невиданных масштабах свирепствовали в России и Канаде.
Вечная мерзлота может достигать примерно полутора километров в глубину, она состоит из горных пород, осадков или почвы и содержит разное количество льда, связывающего весь слой, как цемент. Сверху часто лежит слой почвы толщиной 30-200 см, который размораживается летом и снова замерзает зимой.

Если лес горит, защитная вегетация на слое оттаивания теряется и летняя жара может проникать глубже в почву, что ускоряет оттаивание, углубляет его слой и высвобождает все еще замороженный углерод. В то же время, по утверждению Гроссе, увеличение количества снега зимой в результате изменения климата означает, что земля будет защищена от зимнего холода и он больше не сможет проникать так глубоко, что также приводит к более глубокому оттаиванию.

Это еще более проблематично, потому что изменение климата обычно поражает регионы вечной мерзлоты значительно сильнее, чем многие другие части Земли: потепление в арктических регионах происходит более чем вдвое быстрее, чем в среднемировом масштабе, говорит Гроссе. К концу столетия температура там способна возрасти на 8 C. За это время в арктических регионах может исчезнуть до двух третей поверхностной вечной мерзлоты.

Гроссе говорит, что предел слоя оттаивания уже сместился на несколько или на десятки сантиметров вглубь в вечную мерзлоту. Это довольно немного, но надо учитывать, что такое происходит на огромной площади в десятки миллионов квадратных километров и, по прогнозам, граница может сместиться на несколько метров вниз еще в этом столетии. Масштабы таяния морозилки, которые трудно представить.

Ввиду оттаивания почв некоторые эксперты надеются на пригодные для сельского хозяйства территории на севере Канады, на Аляске и в Сибири. Гроссе настроен скептически: «Вечная мерзлота просто так не превратится в подходящие земли». Например, в центральной Якутии Советский Союз в ХХ веке специально вырубил лес в тайге в регионах вечной мерзлоты, чтобы освободить эти земли для сельского хозяйства, значительную их часть уже давно забросили. Проблема: неравномерное распределение льда под землей приводит к деформации при таянии. "Образуются непригодные для обработки холмы или малые озера".

Еще одной проблемой может стать водоснабжение. Многочисленные районы вечной мерзлоты с климатической точки зрения являются полупустынями, там мало осадков, особенно летом. По словам исследователя AWI, существующие сейчас водно-болотные угодья и озера существуют прежде всего потому, что вечная мерзлота создает барьер для поверхностных вод, и если она на глубине оттает, вода пропитается и резервуары исчезнут. В течение изменения климата нехватка воды летом будет усугубляться дополнительно. Увеличение вылова рыбы в арктических водах, шанс на новые сельскохозяйственные земли — сейчас достаточно попыток найти положительные аспекты в таянии вечной мерзлоты, говорит Гроссе. «Но, к сожалению, всеобщая картина совсем другая».