Последние десятилетия тундровые экосистемы Арктики претерпевают существенные изменения. Выбросы парниковых газов в процессе таяния мерзлоты из замороженного органического углерода имеют значительный потенциал усиления влияния изменения климата в данном регионе. Таяние и деградация многолетнемерзлых пород наблюдаются на многих циркумполярных исследовательских станциях. Нами проведен анализ данных многолетних комплексных наблюдений за динамикой растительности и многолетней мерзлоты на тундровой станции ҺЧокурдахһ мониторинговой сети SakhaFluxNet. Потоки углекислого газа и метана были измерены в типичной тундровой экосистеме, расположенной в низменности р. Индигирка на Северо-Востоке России. Общие потоки углекислого газа здесь были выше по сравнению с другими участками с чистым углекислотным газообменом экосистемы (NEE) = –92 гСм−2год−1, состоящим из почвенного дыхания экосистемы (Reco), равного 141 гСм−2год−1 и валовой первичной продукции тундровой растительности (GPP) = –232 гСм−2год−1. Большое поглощение углерода может быть объяснено континентальным климатом участка с низкими зимними температурами почвы (–14 C), которые снижают уровень почвенного дыхания, и коротким, но относительно теплым летом (10,4 С), стимулирующим высокие темпы фотосинтеза. Поток метана составлял 28 гС-СО2м−2год−1, так что баланс парниковых газов равен –64 гС-СО2м−2год−1. Потоки метана весьма чувствительны к гидрологическим условиям и растительному составу участка. Была изучена важность состава растительных сообществ и рельефа поверхности для защиты активного слоя многолетнемерзлых пород и направления потока углерода. Показана сильная уязвимость арктической тундры даже к мелкомасштабным изменениям растительного покрова. Развитие талого пруда после удаления кустарничковой растительности преобразовало участки в нашем эксперименте от стока метана к его источнику. Данные, репрезентативные для тундровых экосистем, проанализированы с целью выделения трендов, изучения межгодовой и сезонной изменчивости баланса углерода. В настоящее время тундровые экосистемы являются слабыми стоками углерода по сравнению с мерзлотными лесными экосистемами Северо-Востока России. По нашим многолетним данным, полученным с помощью системы вихревой ковариации, годовой сток углерода в тундровых экосистемах равен –0,7 ± 0,2 тСга-1год-1, а в лиственничном лесу составляет 2,0 ± 0,5 тСга-1год-1. Аппроксимация многолетних данных едди-ковариации указывает на положительный тренд увеличения стока углерода в будущем в тундровых экосистемах вследствие изменения климата и расширения ареала произрастания древесных и кустарниковых видов на Север.

В разделах работы представлены результаты как общетеоретических работ по проблемам глобального изменения климата, так и результаты экспериментальных исследований динамики почвогрунтов и роли северных экосистем в региональном и глобальном цикле углерода.