Благодаря созданию бобровых плотин водоемы смогли аккумулировать углерод почти в 200 раз больше, чем обычные ручьи. Заболачивание территории привело к тому, что растворенный в воде неорганический углерод перешел в грунтовые воды и отложения, что помешало его высвобождению в атмосферу и в Мировой океан.
Реки и ручьи выполняют ключевую функцию в мировом углеродном цикле, транспортируя органические вещества с суши в крупные водоемы и выбрасывая парниковые газы в атмосферу. С возвращением евразийского бобра ( Castor fiber) несмотря на то, что в Европе речные ландшафты претерпевали изменения, биологи не осознавали, какое влияние эти преобразования оказывали на климат.
Ранее экологи полагали, что бобровые плотины способны усугублять глобальное потепление, поскольку затопленный лес, находящийся под водой, выделяет метан в процессе разложения. При этом при проведении этих расчетов не учитывались подземные потоки растворенного неорганического углерода (dissolved inorganic carbon, DIC).
Авторы исследования, опубликованного в журнале Communications Earth & Environment, ученые провели исследование 800-метрового участка ручья, расположенного на севере Швейцарии. В 2010 году на этом участке бобры возвели плотину. Исследователи зафиксировали все потоки углерода, как на поверхности, так и под землей. Для картографирования растительности были использованы дроны, а также установлены плавающие и наземные газовые камеры, предназначенные для фиксации выбросов углекислого газа и метана с воды, ила и мертвой древесины.
Для выявления скрытых подземных утечек воды использовали солевые маркеры: исследователи добавляли хлорид натрия в ручей и фиксировали изменения электропроводности в его нижнем течении. Состав донных отложений и лесных почв был проверен посредством бурения кернов. Образцы были разделены на слои, относящиеся к периоду до и после заселения бобрами, после чего их подвергли пиролизу для определения содержания углерода. На основании полученных данных биологи разработали математическую модель, которая позволяет описать гидрологический режим данного ручья в отсутствие влияния бобровой деятельности.
Согласно проведенному анализу, бобровое угодье функционирует как эффективный регулятор климата: за один год заболоченная территория задержала 98,3 тонны углерода. Модель ручья в его исходном состоянии (без плотины) продемонстрировала удержание всего 0,5 тонны, что на порядок меньше, почти в 200 раз.
В первую очередь, в водоеме происходило накопление растворенного неорганического углерода, поступающего верхними слоями потока. Строительство плотины привело к повышению уровня воды и созданию гидравлического давления, которое вытеснило воду, содержащую углерод, в гравийные слои, пронизывающие грунт. Значительный показатель pH воды, варьирующийся от 6,65 до 8,59, способствовал удержанию углерода в виде бикарбонатов, препятствуя его испарению в виде углекислого газа, а отсутствие кислорода на дне водоема обеспечило осаждение части углерода в виде твердых минералов.
Экологические опасения, касающиеся выбросов метана, оказались необоснованными: доля этого газа составила менее 0,1% от общего углеродного баланса системы. Специалисты объясняют это отсутствием торфа, а также наличием сульфатов и железа, которые препятствуют метаногенезу в условиях умеренного климата. В летний период, когда водоем частично высыхает, активно высвобождается углекислый газ, однако значительное накопление в зимний и весенний периоды полностью компенсирует эти потери. Согласно расчетам, за время своего существования (до момента полного заиливания) одна такая запруда может накопить до 1194 тонны стабильного углерода.
Преобразуя окружающую среду в соответствии со своими потребностями, бобры фактически превращают небольшие реки в источники накопления углерода. Эти животные изменяют направление химических процессов, переводя их из быстрого поверхностного стока вглубь почвы, что приводит к изменению биогеохимических процессов и круговорота веществ в руслах рек.