Когда-то кристально чистые реки в Арктике стали мутными и приобрели токсичный оранжевый оттенок из-за частиц железа, которые угнетают насекомых и рыб.
Для того чтобы разобраться в причинах изменения цвета рек, группа ученых исследовала обширный горный район хребта Брукса на Аляске, а затем сосредоточилась на конкретной речной системе и отдельном ручье. Такой метод помог установить связь между масштабными тенденциями и конкретными процессами на местах.
«На средних, более лесистых высотах ничего особенного не происходит. Но на больших и малых высотах мы наблюдали совершенно разные явления», — отмечает один из авторов исследования, почетный профессор математики и биологии Тихоокеанского университета Аляски Роман Диал.
На больших высотах проблема начинается в каменистом грунте, содержащем пирит — железосодержащий минерал, известный как «золото дураков». Много лет мерзлая земля защищала этот минерал от контакта с водой и воздухом. Потепление запустило процесс кислотного дренажа горных пород, который обычно ассоциируется с добычей полезных ископаемых, однако в данном случае он происходит естественным образом на огромной территории.
«Когда пирит взаимодействует с водой, он распадается на железо и серу, что приводит к образованию серной кислоты, а также сульфатов и других токсичных металлов», — поясняет биогеохимик из Калифорнийского университета в Риверсайде Тим Лайонс. Когда обогащенная железом вода соединяется с кислородом, железо превращается в частицы, напоминающие ржавчину, окрашивающие воду и донные отложения в оранжевый цвет.
На низких высотах ситуация иная. Здесь ландшафт изобилует заболоченными участками, которые меняют форму и увеличиваются по мере таяния вечной мерзлоты. В этих влажных зонах почвы бедны кислородом, поэтому микробы «дышат» железом вместо кислорода. Они преобразуют железо в водорастворимую форму, которая попадает в ручьи и, встречаясь с кислородом, вызывает ржавление.
Исследование также выявило эффект задержки, который может помочь предсказать будущее загрязнение. Железо, высвобожденное в процессе одного периода оттаивания, может оставаться в ловушке, а затем смываться в реки в следующем году. «Это означает, что мы можем использовать температуру грунта для прогнозирования качества воды в будущем», — отмечает эколог Университета Аляски Пэдди Салливан, который впервые заметил резкие изменения рек в 2019 году.
