Вечная, или многолетняя, мерзлота занимает около четверти наземной территории северного полушария. В разрезе она — как торт: в глубине несколько сотен метров мерзлой породы, у поверхности — слой замороженной почвы. Вместо «крема» на нем — почва и мох, которые оттаивают каждый год. А «свечками» выступают деревья, в основном лиственницы.
Как восстанавливается мерзлота после пожара, было практически неизвестно. Большие пожары в южной части пояса вечной мерзлоты встречаются каждые 70-80 лет, чем ближе к северу — тем реже. По прогнозам, с изменением климата таких пожаров будет больше. В целом ученые знали только, что после пожара мерзлота оттаивает глубже: внутри становится меньше «вечномерзлой» породы.
Ученые решили восстановить события по годичным кольцам из подземной части лиственниц. Идея проста: после пожара семена лиственниц начинают прорастать прямо на поверхности почвы. Вместе с ними растет мох. Постепенно ствол дерева зарастает мхом и погружается в зону низких температур, где перестает расти. Специалисты предположили: можно раскопать мох, образовавшийся за десятки лет, и посмотреть годичные кольца дерева на разной глубине.
Для изучения взяли участок мерзлого леса, который полностью выгорел больше века назад — в 1899 году. Мох там вырос почти на полметра, полностью скрыв нижнюю часть дерева.
Кроме толщины годичных колец, ученые измерили температуру почвы на разной глубине и оценили толщину активного слоя почвы в местах недавних пожаров. Затем сопоставили все данные и восстановили последовательность событий.
Процесс восстановления длится чуть больше ста лет. В первые 10 лет всходит около половины деревьев, которые будут расти на новом месте. Почва лишилась защиты — мха и растений, — и каждый год оттаивает на полтора-два метра. В лесу бурно растут новые деревья и мох, а бактерии активно выделяют углерод.
Через 20–30 лет после пожара вся почва покрыта мхом. Глубина оттаивания резко уменьшается, деревья и мох продолжают расти, а углерод — накапливаться. Прежний слой замороженного торфа нарастает чуть больше чем за сто лет.
— Работа показала перспективы использования древесных колец погребенной части деревьев для реконструкции не только климата, но и динамики лесных экосистем, — рассказывает Александр Кирдянов, кандидат биологических наук, сотрудник КНЦ СО РАН, СФУ и Кембриджского университета.
Теперь ученые хотят выяснить по древесным кольцам, как растут хвойные деревья на северной границе распространения лесов и в лесостепи Евразии — и понять, как деревья реагируют на изменения климата и вообще окружающей среды.
