Последние исследования показывают, что изменение климата способствует увеличению частоты и масштаба лесных пожаров, особенно в северных широтах, и эти процессы, несмотря на негативные последствия для экосистем и атмосферы, способны оказывать положительное воздействие на морские экосистемы. Одной из важнейших идей является то, что пожары способствуют выделению значительных количеств растворимого железа (SFe), который является ключевым микроэлементом, ограничивающим продуктивность фитопланктона в железо-дефицитных регионах океана, таких как Северная Атлантика. Это, в свою очередь, может повысить морскую биопродуктивность и углеродный экспорт, оказывая влияние на климатическую систему в целом. Феномен лесных пожаров в контексте изменения климата приобретает особое значение, так как температура и осадки, а также условия влажности становятся более благоприятными для возникновения и распространения огня, особенно в бореальных и умеренных лесах Северного полушария. В последние десятилетия наблюдается рост интенсивности и частоты крупных пожаров в таких регионах, как Канада, Сибирь и Северная Европа.
Модели прогнозируют, что эта тенденция будет сохраняться до конца XXI века, что связано с повышением температуры, изменением влажности почвы и увеличением количества молний, вызывающих возгорания. В процессе горения выделяется не только углерод, способствующий увеличению концентрации парниковых газов в атмосфере, но и множество других веществ, включая питательные вещества, среди которых особое значение имеет железо. Растворимое железо, как биодоступный элемент, значительно усиливает рост фитопланктона в океанах с высоким содержанием макроэлементов, но дефицитом железа, что характерно для ряда морских регионов, называемых областями с высоким содержанием питательных веществ и низкой концентрацией хлорофилла (HNLC). Северная Атлантика является одним из таких важнейших регионов. В этом районе океана рост фитопланктона, стимулированный повышением поступления растворимого железа, способен усилить так называемый биологический насос – процесс, с помощью которого углерод фиксируется в поверхностных слоях и транспортируется в глубинные водные массы, способствуя долгосрочному связыванию углерода и снижению его концентрации в атмосфере.
В модели будущих климатических сценариев с учётом изменений режима пожаров прогнозируется значительное увеличение эмиссии растворимого железа в Северном полушарии, что особенно сильно проявляется в летние месяцы. Согласно CMIP6 и другим современным климатическим моделям, в сценариях с низким и средним уровнем сдерживания глобального потепления (SSP370 и SSP585), рост эмиссии может быть в 1,7-1,8 раза выше, чем в сценариях, учитывающих только прямое влияние человека. Особенное влияние оказывают изменения в климате, способствующие росту пожаров – повышение температуры и снижение влажности способствуют более частым и масштабным возгораниям. Воздушные массы, содержащие продукты горения с растворимым железом, переносятся ветрами над океанскими пространствами, где оседают в морской воде. Химические процессы в атмосфере, связанные с наличием кислот и органических соединений в дымовых облаках, способствуют увеличению растворимости железа, тем самым делая его более биодоступным для морских микроорганизмов.
Это обстоятельство означает, что депонирование железа из эпизодов пожаров стимулирует фитопланктонные сообщества эффективнее, чем более традиционные минеральные пылевые осадки. Однако влияние изменения количества растворимого железа неравномерно распределено по планете. В Северной Атлантике пожарные выбросы растворимого железа могут увеличиться на 20% в годовом среднем значении, а в летний период даже до 40%. Это позволит повысить чистую первичную продуктивность (NPP) фитопланктона, увеличивая поглощение углерода. При этом в Южном океане влияние пожаров находится в некоторой степени под контролем выбросов из ископаемого топлива и антропогенных пожаров, которые, по прогнозам, сократятся, нивелируя положительный эффект изменений, вызванных климатом.
Кроме повышения поступления железа, стоит учитывать, что изменение климата влияет на распределение других питательных веществ, особенно макроэлементов, таких как нитраты и фосфаты. Увеличение теплого слоя и стратификация океана может привести к снижению вертикального смешивания, сокращая доступность макроэлементов в поверхностных слоях и уменьшая площадь железо-ограниченных регионов. В таких условиях дополнительное атмосферное поступление растворимого железа, связанное с пожарами, может компенсировать часть потерь в продуктивности, особенно в Северной Атлантике, где это компенсирование может достигать 7–8% по итогам века. Важность комплексных моделей, сочетающих климатические условия, динамику пожаров и океанские биогеохимические процессы, трудно переоценить, поскольку только в их рамках можно получить более точные прогнозы будущих изменений и их влияния на глобальный углеродный цикл и экосистемы. Моделирование показывает, что изменения в продуктивности океана, вызванные воздействием пожаров, имеют сезонный характер и завязаны на летние месяцы, совпадающие с периодами максимальной потребности фитопланктона в железе.
Существуют также значительные неопределенности в оценках, связанные с различиями между моделями и трудно предсказуемой природной вариабельностью пожаров, включая их частоту, интенсивность и географическое распространение. Более того, текущие модели не учитывают экстремальные мегапожары, подобные австралийским пожарам 2019–2020 годов, которые уже продемонстрировали значительное влияние на морское биоразнообразие через стимулирование масштабных фитопланктонных бурь. Следует отметить, что существующая методология также не полностью учитывает влияние пожаров на пыльные выбросы, которые могут изменяться вследствие изменений растительности после пожаров. Социально-экономические сценарии сильно влияют на прогнозы, что отражает важность глобальной политики по смягчению последствий изменения климата и управлению землепользованием. Например, сценарий устойчивого развития SSP126 прогнозирует сокращение антропогенных пожаров и связанных с ними выбросов растворимого железа, в то время как менее стабильные сценарии SSP370 и SSP585 приводят к увеличению таких выбросов, усиливая потенциальный эффект на океаническую продуктивность.
