Изменение климата приводит к тому, что арктические реки доставляют гораздо меньше азота, необходимого для выживания морских экосистем. Об этом говорится в новом исследовании, опубликованном в одном из самых уязвимых регионов Земли.
Исследование, проведённое под руководством Бриджера Дж. Руйла из Инженерной школы Тандон Нью-Йоркского университета, опубликовано в журнале Global Biogeochemical Cycles. Исследование было выбрано редакцией как «выбор редактора». Руйл завершил исследование в качестве постдокторанта в Институте науки Карнеги.
Исследование показало, что повышение температуры и таяние вечной мерзлоты кардинально меняют химический состав арктических рек. В результате прибрежные пищевые сети, которые поддерживали сообщества коренных народов на протяжении тысячелетий, лишаются неорганического азота — важного питательного вещества. Это может вызвать каскадные эффекты во всей экосистеме Северного Ледовитого океана.
«Это тревожный сигнал для Арктики», — сказал Руйл, который летом 2025 года поступил в Инженерную школу Тандон Нью-Йоркского университета в качестве доцента кафедры гражданского и городского строительства. «Быстрые изменения химического состава речного азота могут полностью изменить функционирование этих морских экосистем».
В исследовании были проанализированы данные за 20 лет по шести крупным арктическим рекам — Енисею, Лене, Оби, Маккензи, Юкону и Колыме, которые вместе осушают две трети площади суши, впадающей в Северный Ледовитый океан. Эти реки переносят азот, который поддерживает до 66% первичной продуктивности экосистемы в прибрежных арктических регионах.
С 2003 по 2023 год Руйл и его коллеги зафиксировали снижение содержания неорганического азота в четырёх из шести рек. Одновременно с этим наблюдалось увеличение содержания растворённого органического азота — гораздо менее биодоступной формы этого элемента.
Исследование показало, что повышение температуры и увеличение осадков, вызванные изменением климата, приводят к изменению состава азота за счёт воздействия на речной сток и таяние вечной мерзлоты.
Используя сложное статистическое моделирование, исследователи определили потерю вечной мерзлоты как ключевой фактор, объясняющий расхождение тенденций между органическим и неорганическим азотом в этих реках.
Исследование объединило 20 лет данных о химии воды с экологическими переменными, включая температуру, осадки, растительный покров и площадь вечной мерзлоты, чтобы определить климатические факторы, стоящие за химическими изменениями.
Это исследование арктических рек представляет собой более широкую исследовательскую миссию Руйла — понять, как деятельность человека, изменение климата и природные процессы влияют на качество воды во всём мире.
«Независимо от того, рассматриваем ли мы загрязнение ПФАС в питьевой воде или круговорот азота в арктических реках, общей нитью является понимание того, как экологические изменения распространяются через водные системы», — объяснил Руйл.
Его исследования изучают, как деятельность человека, биосфера и изменение климата влияют на качество воды, уделяя особое внимание разработке аналитических инструментов для количественной оценки химического загрязнения и разработке моделей с использованием данных дистанционного зондирования для оценки климатических воздействий.
Выводы исследования Арктики имеют значение для управления экосистемами и стратегий адаптации к изменению климата. По оценкам, речной транспорт азота поддерживает до 66% первичной продуктивности в арктических прибрежных регионах, что делает эти композиционные изменения важными для морских пищевых сетей и коренных общин, которые зависят от этих ресурсов.
Исследование также подчёркивает взаимосвязанный характер глобальных экологических проблем. Как отметил Руйл в предыдущей работе, посвящённой фармацевтическому загрязнению, вызванная климатом нехватка воды может усугубить проблемы с качеством воды, поскольку во время засухи происходит меньшее разбавление загрязняющих веществ.
«Эта работа демонстрирует, почему мы должны рассматривать качество воды и изменение климата как фундаментально связанные проблемы», — сказал Руйл. «По мере усиления изменения климата мы должны понимать эти взаимосвязи для защиты здоровья человека и целостности экосистем».
Предоставлено Инженерной школой Тандон Нью-Йоркского университета