​Оазисы встречаются не только в засушливых пустынях, но и в холодной тундре. Посреди скудных на природу территорий могут появиться островки бурной растительности - хасыреи - причем часто с нетипичной для местности флорой.

Как объяснить такое явление? Причина - в особенном прошлом. Старший научный сотрудник, кандидат биологических наук Сергей ЛОЙКО из Национального исследовательского Томского государственного университета изучает такие оазисы профессионально и надеется получить ответы на многие вопросы, а также решить с помощью тундровых оазисов проблему нехватки кормов для оленей в Ямало-Ненецком автономном округе. Тема исследований молодого ученого поддержана грантом Президента РФ.

- Что такое хасыреи? Почему они считаются оазисами высокопродуктивных экосистем?
- Хасыреи - это котловины бывших термокарстовых озер, опустевших из-за таяния вечной мерзлоты и термоэрозионных процессов. Термокарстовые озера формировались при протаивании вечной мерзлоты и заполнении образующихся впадин водой. Это происходило на протяжении голоцена, эпохи, охватывающей около 12 тысяч лет и наступившей вслед за последним ледниковым периодом.

По мере роста среднегодовых температур в зоне вечной мерзлоты активизируются термокарстовые процессы, что приводит к увеличению числа спущенных озер, из которых ушла вода. Это масштабный природный процесс: площадь озер на севере Западной Сибири - более 60 тысяч квадратных километров, что почти в полтора раза превышает Московскую область.

В условиях преобладания осадков над испарением все озера являются сточными, то есть из них сбрасываются избытки влаги: через ручьи либо весной через борта озер, когда еще не сформирован ручей. Со временем в месте сброса формируется ложбина, а если потеплеет, то под ней подтает мерзлота, и тогда могут произойти просадка и резкий размыв грунта, нарушение растительности. Из-за этого вода из озера может довольно быстро уйти через термоэрозионную ложбину в речную сеть или ближайшую балку.

Уже сейчас в ряде районов Западной Сибири усилились процессы спуска термокарстовых озер, образовалось множество новых хасыреев. По свежим данным тюменских ученых во главе с Дмитрием Московченко, в восточной части Тазовского полуострова за период с 1988-го по 2016 годы были спущено порядка 20% имеющихся термокарстовых озер.

На дне озер накапливается большое количество подвижных биогенных элементов (азот, фосфор, калий, магний, кальций, молибден, кобальт, медь, цинк), которые сразу после осушения озера создают настоящие “вспышки жизни”. В тундре и северной тайге появляются “оазисы” с кустарниково-луговой растительностью, включающей и редкие для севера Западной Сибири элементы флоры.

Анализ причин показывает, что основой формирования таких сообществ является, в первую очередь, высокое плодородие почв, формирующихся на дне спущенного озера. Действительно, суммарное количество солнечной радиации в июне и июле на Крайнем Севере немногим меньше, чем в расположенной далеко к югу степной зоне. Поэтому даже в Арктике при благоприятных условиях возможно формирование луговых сообществ с урожайностью надземной фитомассы до 200-300 центнеров на гектар. Такие условия складываются в молодых хасыреях (котловинах осушенных термокарстовых озер), широко распространенных в зоне вечной мерзлоты Западной Сибири.

Подобные котловины есть и в других местах. Аналоги хасыреев в Якутии - аласы. Местные жители испокон веков знают об их особых качествах, отчего и выделили их отдельными терминами в своих языках. Какие же это качества? В первую очередь, это явно бросающееся в глаза буйство растительности, что особенно заметно на фоне фоновых мохово-лишайниково-кустарничковых сообществ тундры.

- Что такое высокопродуктивные экосистемы? Что их делает такими? Чем они интересны для науки, практических целей?
- Это экосистемы, в которых за один год новой биомассы формируется существенно больше, чем в окружающих экосистемах. Например, фоновая тундра в год выдает от 8 до 29 центнеров биомассы на гектар, в то время как хасыреи могут давать по 50-100, а в самые теплые годы - до 200-300. Стоит отметить, что кардинально различается и состав растительности. В хасыреях активно разрастаются вейник, арктофила, сочные осоки, ивы. В то же время в фоновой тундре произрастают жестколистные эрикоидные кустарнички, карликовые ивы, ерник (карликовая березка), мхи и лишайники. Такое разнообразие объясняется тем, что семена растений переносят ветер, птицы и мелкие животные.

Такими хасыреи становятся благодаря тому, что после спуска озера обнажаются плодородные озерные отложения, в которых накопились питательные вещества. Именно хорошие условия питания растений и способствуют произрастанию видов, требующих высокого почвенного плодородия. Также в котловинах озер глубже залегает мерзлота, а отсутствие мхов и лишайников позволяет лучше летом прогреваться почве. Зимой в хасыреях (котловинах) больше снега, что согревает почвы.

Интересны они для науки тем, что позволяют установить, какого потенциала может достигать биота при смягчении микроклимата, а, главное, улучшении почвенных условий. Соответственно, зная, как работают высокопродуктивные экосистемы, мы сможем в будущем воплотить это в технологии природообустройства Севера, основанные на улучшении почвенных (эдафических) условий произрастания растений уже не только на дне бывших озер, но и в любой другой точке земной поверхности.

- Вы участвуете в экспедициях? Какую работу проводите дома в лабораторных исследованиях?
- Да, мы проводим свои исследования, участвуя в экспедициях. Там отбираем образцы, копаем почвенные разрезы, ямы, описываем почвы и растительные сообщества, отбираем почвенные воды. Далее весь этот обильный материал привозим в свой университет и здесь уже обрабатываем.

Что-то анализируем сами. Наша лаборатория “БиоГеоКлим” была создана в рамках реализации проекта по 220-му постановлению Правительства России. Для реализации этого правительственного гранта был приглашен Олег Сергеевич Покровский, который возглавив лабораторию, отладил нашу работу, сделав возможным проведение исследований, в том числе и таких интересных объектов, как хасыреи.

Но иногда мы отправляем материалы в другие лаборатории. И тут нам также помогает Олег Сергеевич, который работает еще и в лаборатории GET CNRS (Тулуза, Франция). Благодаря ему мы имеем доступ к дорогостоящему современному оборудованию, на котором можем изучить состояние почвы с точки зрения наличия и доступности в ней питательных для растений веществ.

- Почему приходится отправлять образцы во Францию?
- В Томске мы выясняем, сколько в образцах углерода, азота, подвижных питательных веществ. В Тулузе определяем общий элементный состав как воды, так и твердых образцов. Необходимость работ в Тулузе вызвана наличием там чистой комнаты, содержание которой стоит больших средств. Работа с ультрапресными водами Арктики в этой комнате гарантирует отсутствие загрязнений, а значит, и высокую достоверность результатов.

- Можете ли рассказать какой-нибудь интересный случай из вашей работы? 
- Мое знакомство с феноменом высокой продуктивности растительности за Полярным кругом началось в 2011 году. Тогда я впервые принимал участие в полевых исследованиях. Нас учили, что тундры - это такие низкопродуктивные экосистемы, а растения настолько карликовые, что там даже запахов нет.

Мрачная, пасмурная погода. Мы в поселке Ямбург уже неделю. В какой-то момент я пошел искать аптеку. И тут мне в нос ударяет сочный аромат свежескошенной травы... Я в замешательстве: откуда тут такой приятный южный аромат?! Ведь за первую неделю еще ничего не беспокоило мое обоняние, кроме резкого запаха мерзлого торфа. И тут вижу прекрасный зеленый газон газпромовского поселка. После этого я крепко задумался: а климат ли является виной низкой продуктивности тундр?.

Другой случай, связанный с темой. Работали мы с коллегами из московского Института физики атмосферы РАН. В июне, а в тундре это весна, измеряли потоки метана из озера, а также из прибрежных экосистем. Озеро было крупное, широкое. Плавали на лодке. И вот летом коллеги поехали туда провести очередные замеры, но озера уже не было, оно ушло через молодую термоэрозионную промоину. Созвонились, подивились. А через три года на дне этого озера мы уже проводили изучение арктофиловых лугов, в которых продуктивность растительности составила более 200 центнеров на гектар.

- Тема кажется уникальной. Кто-то ею еще занимается?
- Уникальность наших исследований прежде всего в том, что мы решили разобраться именно с химической стороной высокой продуктивности хасыреев, изучить, какой питательный режим почв в них складывается, какие механизмы приводят к падению продуктивности и превращению их в фоновые низкопродуктивные осоково-сфагновые болотные сообщества. 

Добавлю, что впервые практическое применение термокарстовых озер было предложено еще в позднем СССР Савелием Владимировичем Томирдиаро. В те времена на Чукотке, в котловинах спущенных озер, удалось создать сенокосные луга, обеспечивавшие местное молочное стадо своими кормами вместо привезенных дорогих. 

- Какие результаты планируете получить?
- Хотим узнать, в чем причина падения продуктивности растительности в хасыреях: только ли вымывание питательных веществ повинно в этом или механизм оскудения хасырейной почвы лежит в биологических причинах - сфагновых мхах, этих своеобразных “раковых клетках” экосистем.

В планах - дальнейшие исследования иных высокопродуктивных экосистем, в частности, пойм. А еще мы хотим разработать недорогие и эффективные способы поддержания плодородия почв хасыреев, подобрать виды растений, которые там можно выращивать, чтобы решить проблему нехватки кормов для оленей в ЯНАО, а также продолжить исследования, начатые в СССР, по разработке технологий повышения продуктивности фоновых тундровых ландшафтов.

Фирюза ЯНЧИЛИНА

Похожие новости

  • 09/06/2017

    Евгений Чойнзонов о работе Томского национального исследовательского центра

    ​Чем деятельность единого центра отличается от работы самостоятельных НИИ, а также с какими проблемами столкнулся Томский национальный исследовательский медицинский центр после объединения, в интервью Indicator.
    655
  • 05/05/2017

    Ректор СибГМУ Ольга Кобякова - о том, зачем ее вузу статус опорного университета

    Сибирский государственный медицинский университет стал первым вузом Минздрава, получившим статус опорного по программе Министерства образования и науки.  Это достижение позволит СибГМУ получить дополнительные федеральные и региональные деньги, на которые университет планирует решить наболевшие проблемы с ветхой инфраструктурой, нехваткой места в Центре отработки практических навыков и другие.
    935
  • 12/04/2017

    Интервью с разработчиками системы адаптации экзоскелета для людей с ДЦП

    ​В начале апреля появилась новость о том, что молодые ученые Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники получили грант по программе "УМНИК" на проект по созданию системы для адаптации существующих экзоскелетов для людей с ДЦП.
    859
  • 01/12/2017

    Как развивается институт биомедицины ТГУ

    ​Министерство образования и науки РФ озвучило названия 21 вуза России: они стали победителями конкурсного отбора на право получения специальной субсидии в рамках программы «5-100». Так, Томский государственный университет вошел в число ведущих вузов страны, чьи программы повышения международной конкурентоспособности и потенциала получили высочайшую оценку совета по повышению конкурентоспособности ведущих университетов России среди ведущих мировых научно-образовательных центров.
    510
  • 21/11/2017

    Как победить нашествие уссурийского полиграфа

    ​Размер этого врага всего лишь несколько миллиметров, но армада, состоящая из его сородичей, уже успела захватить семь регионов Южной Сибири. Нашествие уссурийского полиграфа стало настоящим экологическим бедствием, ведь нападение этого вредителя вызывает практически стопроцентное усыхание лесов в очагах массового размножения.
    791
  • 29/07/2016

    Сергей Москвитин: человек - это большая проблема для природы

    ​О том, как сказывается перемена климата на представителях животного мира, - интервью с заведующим Зоологическим музеем ТГУ, преподавателем кафедры позвоночных животных и экологии Сергеем Москвитиным.  - Говорить об изменениях климата пока рано - для этого нужно рассматривать более длительные временные отрезки.
    1091
  • 25/01/2017

    Академик Александр Чучалин: многие легочные болезни связаны с окружающей средой

    ​Жители мегаполиса порой оказываются на грани выживания, и с точки зрения науки пульмонологии это медицинский факт. Нам становится все труднее дышать.  Неуклонно растет количество заболеваний органов дыхания, молодеет и тяжелеет астма, учащается муковисцидоз, все чаще врачи наблюдают тяжелые формы хронической обструктивной болезни легких.
    1594
  • 04/09/2017

    Томские ученые разработали новую программу «Медицина будущего»

    ​Ученые ТГУ и Института физики прочности и материаловедения СО РАН разработают новую комплексную программу для технологической платформы "Медицина будущего". Такое решение было принято на форуме "Армия-2017", в рамках которого прошел круглый стол об аддитивных технологиях в медицине.
    1332
  • 19/09/2018

    Академик Маркс Штарк: мы изучаем препараты, способные спасти мозг

    ​Сосудистые патологии головного мозга находятся на втором месте среди всех причин смерти, уступая лишь заболеваниям сердечно-сосудистой системы. По прогнозам, к 2030 году заболевания мозга могут возглавить эту печальную статистику.
    232
  • 29/01/2018

    3D – принтеры для печати сердца будут стоять в каждой клинике

    ​Аортальный стеноз, коарктация аорты, транспозиция магистральных сосудов, тотальная аномалия впадения легочных вен, тетрада Фалло — в современной медицине насчитываются десятки видов пороков сердца, которые бывают как врожденными, так и приобретенными.
    801