Дырка в Сибири

Примерно в шестистах километрах северо-восточнее Якутска, на юго-восточной седловине горы Киргиллях между посёлками Батагай и Эсэ-Хайя, поверхность земли обрушилась внутрь. Батагайский провал получил название по реке Батагай — правому притоку Яны, которая протекает рядом; впадина тянется в длину примерно на километр, достигает стометровой глубины и на сегодняшний день остаётся самым крупным из термокарстовых провалов, известных науке. Сверху котловина напоминает головастика: узкая «голова» в верхней части склона переходит в широкое «тело» площадью около 81 гектара, а из нижнего края вытекает ручей, который уносит талую воду и размытый грунт. Местные жители давно прозвали котловину «вратами в подземный мир» и предпочитают обходить провал стороной, тогда как геологи и палеонтологи из многих стран, напротив, стремятся попасть сюда.

Слово «кратер», которое прочно закрепилось за Батагайкой в прессе, описывает форму рельефа неточно. Алексей Лупачёв из Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН руководил исследованием Батагайки и опубликовал результаты в журнале Quaternary Research; по словам учёного, здесь не было ни взрыва, ни удара метеорита, а слово «овраг» или «провал» передаёт суть явления точнее. В англоязычной геоморфологической литературе для Батагайки используют классификацию retrogressive thaw slump — ретрогрессивный термокарстовый провал. Так геоморфологи называют форму рельефа, которая возникает при оттаивании подземного льда и расползается вверх по склону, потому что каждый новый обвал обнажает ещё не растаявший грунт.

Большинство исследователей связывают появление впадины с вырубкой леса в 1960-х годах. Согласно этой версии, тайгу расчистили, чтобы проложить путь для вездеходов; деревья, которые прежде затеняли почву и удерживали вечную мерзлоту в стабильном состоянии, исчезли, и солнечное тепло начало разрушать подземный лёд. В 1969 году геологический отряд впервые зафиксировал эрозию почвы на этом участке. Впрочем, вопрос о причинах остаётся дискуссионным: якутское издание Ulus.Media обращает внимание на то, что узкая ложбина, из которой впоследствии выросла котловина, уже фигурирует на картах 1947 года — задолго до массовых вырубок. В соседних районах Весёлого и Билляха, где лес тоже активно сводили, аналогичных провалов не возникло, и этот факт ставит под сомнение чисто антропогенное объяснение.

Какой бы ни была первопричина, механизм дальнейшего роста котловины учёные описывают единодушно: когда поверхностный слой мерзлоты начинает оттаивать, грунт проседает, более глубокие горизонты подземного льда оказываются под воздействием тёплого воздуха, тают и провоцируют новые обрушения — после чего цикл повторяется. Геологи называют этот процесс вскрытием «ледяной линзы» — массива подземного льда, разрушение которого становится необратимым: вода, которая образуется при таянии, размывает песчаные слои, одновременно углубляет и расширяет впадину. Летние паводки усиливают эрозию и выносят из провала тонны грунта.

О скорости роста котловины говорят цифры: в середине 1960-х Батагайка представляла собой овраг глубиной пять метров и длиной около ста, а за шесть десятилетий впадина растянулась почти на километр и углубилась до ста метров. Учёные построили трёхмерную модель провала по данным съёмки с дронов и выяснили, что с 1990-х годов обрушение мерзлоты сдвинуло около 35 миллионов кубических метров грунта; этот объём превышает четырнадцать Великих пирамид Гизы. Каждый год провал прибавляет около миллиона кубических метров, причём две трети прироста обеспечивает таяние льда, а оставшуюся треть — механическое разрушение грунта. Один из краёв котловины отступает со скоростью примерно 12 метров в год; за последнее десятилетие поперечник впадины увеличился на двести метров. Правда, оценки разных лет расходятся: в публикации 2013 года исследователи оценивали скорость отступания стенки в 7–15 метров, тогда как публикация 2016 года приводит цифру до 30 метров в год, и разброс между замерами указывает на ускорение процесса.

Ускорение роста Батагайки напрямую связано с глобальным потеплением. Верхоянский район лежит на 67-й параллели, а Арктика нагревается в два с половиной раза быстрее, чем планета в среднем. Средняя температура воздуха в районе провала выросла по сравнению с предыдущими десятилетиями, и мерзлота, которая тысячелетиями оставалась стабильной, пришла в движение. Термокарстовые провалы встречаются и в Канаде, и в Гренландии, однако сибирская котловина в два-три раза глубже всех зафиксированных аналогов, и именно такая глубина объясняет повышенный интерес учёных к Батагайке.

Глубина провала связывает геологию с палеонтологией: по мере обрушения стенок на поверхности оказываются слои мерзлоты возрастом до 650 тысяч лет, которые учёные считают старейшими в Сибири и вторыми по древности в мире. По данным Quaternary Research, нижние горизонты провала могут насчитывать от 250 до 700 тысяч лет; фактически Батагайка работает как геологический разрез, позволяющий изучать глубокую древность планеты. Научно-исследовательский институт прикладной экологии Севера СВФУ систематически изучает провал с 2011 года; в мае 2016-го к экспедиции присоединился профессор Джулиан Мертон из Университета Сассекса, который стремился прояснить связь между потеплением климата и формированием подобных котловин.

По мере расширения провал выносит на поверхность окаменелые леса, пыльцу и туши животных плейстоценовой эпохи: овцебыков, мамонтов, лошадей, пещерных львов и шерстистых носорогов.

Ещё в 2009 году здесь обнаружили так называемую Верхоянскую лошадь и Батагайского бизонёнка.

Батагайский бизонёнок стал первой полной тушей детёныша первобытного бизона и лишь второй целой тушей этого вида за всю историю раскопок; радиоуглеродный анализ показал возраст в 8 800 лет. В 2012 году из стенки извлекли копытного лемминга, а ещё через шесть лет — жеребёнка ископаемой лошади, который погиб 42 тысячи лет назад. У жеребёнка сохранились тёмно-коричневая шерсть, хвост, грива и внутренние органы, а в сосудах обнаружился старейший из описанных в литературе образцов жидкой крови.

В июне 2024 года из провала подняли тушу детёныша мамонта возрастом около пятидесяти тысяч лет; палеонтологи отметили, что ни одно из прежде найденных тел мамонтов не сохранилось настолько хорошо. Мамонтёнка назвали Яной и определили как самку чуть старше года: ростом около 120 сантиметров и весом свыше ста килограммов, Яна дошла до наших дней с головой, хоботом, ушами и ртом.

Такие находки возможны лишь в очень узком геологическом контексте: провал в вечной мерзлоте, который продолжает обрушаться, одновременно обнажает древний материал и консервирует органику достаточно надёжно, чтобы мягкие ткани не разрушались.

Значение Батагайки не ограничивается палеонтологией — провал напрямую затрагивает будущее климата. Когда мерзлота тает, микроорганизмы начинают разлагать органику, которую лёд консервировал тысячелетиями, и выделяют углерод в виде углекислого газа и метана. Так возникает петля положительной обратной связи: парниковые газы усиливают потепление, потепление ускоряет таяние, а таяние высвобождает ещё больше газов. По подсчётам учёных, за всё время существования котловины в атмосферу поступило свыше 150 тысяч тонн органического углерода — и с каждым годом эта цифра растёт.

Никита Тананаев из Института мерзлотоведения имени П. И. Мельникова СО РАН предупреждает: при нынешних темпах расширения котловина за ближайшие двадцать лет поглотит соседнюю долину, а местные жители опасаются за посёлок Батагай, до которого — всего семь километров. Впрочем, рост не может продолжаться бесконечно: на дне залегают коренные породы, в которые впадина рано или поздно упрётся, и углубление прекратится. Стенки, правда, продолжат отступать вверх по склону, однако и уэтого процесса существует предел: коренные породы выходят к поверхности примерно в 550 метрах выше верхнего края провала.

При этом Тананаев подчёркивает: расширение Батагайского провала указывает на системную проблему, а не на локальную аномалию. Если температура продолжит расти, а антропогенное давление на северные территории — усиливаться, формирование аналогичных мегапровалов в Арктике станет всё более частым явлением. Батагайка служит одновременно лабораторией и предостережением: провал, который позволяет заглянуть на сотни тысяч лет в прошлое Земли, точно так же указывает на то, каким может стать будущее планеты, если деградация вечной мерзлоты продолжится нынешними темпами.

Возможно, климатическая наука допустила большую ошибку

Углекислый газ копится в атмосфере – и леса, как принято считать, растут в ответ быстрее, забирая часть выброшенного обратно. Удобный баланс. Климатические модели десятилетиями опирались на него, закладывая в прогнозы стимулирующее действие CO₂ на рост растений: чем выше концентрация парникового газа, тем активнее фотосинтез, тем больше углерода поглощает биосфера. Но в ноябре 2025 года в Proceedings of the National Academy of Sciences вышла работа, которая нанесла по этому балансу весьма чувствительный удар.

Команда под руководством Сиан Ку-Гизбрехт из Университета Саймона Фрейзера показала: модели земной системы – те самые, на которых основывается шестой доклад МГЭИК, – систематически завышали количество доступного растениям азота в природных экосистемах. Из-за этой ошибки отклик фотосинтеза на удвоение концентрации CO₂ оказывается в моделях преувеличенным примерно на 11%, а наземный поглотитель углерода – заметно слабее, чем считалось прежде.

Чтобы разобраться в сути проблемы, нужно ненадолго вернуться к школьной биологии. Фотосинтез требует не только углекислого газа, воды и света, но и целого набора питательных элементов, среди которых азот занимает первое место. Без него невозможно синтезировать хлорофилл, белки и нуклеиновые кислоты – без него невозможна жизнь. Казалось бы, проблем нет: атмосфера почти на 78% состоит из молекулярного азота. Но молекула N₂ – один из наиболее химически инертных газов в природе, и разорвать тройную ковалентную связь между её атомами крайне сложно. Сделать это способны лишь специализированные микроорганизмы – бактерии и архей, вооружённые ферментом нитрогеназой. Они превращают атмосферный азот в аммиак – форму, которую растения уже могут усваивать. Процесс называется биологической азотфиксацией.

Одни бактерии живут внутри тканей растений в симбиозе с ними – особенно известны клубеньковые бактерии бобовых. Другие – свободноживущие – обитают в почве, во мху, лишайниках, мёртвой древесине. Но азотфиксация – процесс дорогостоящий в энергетическом смысле: на разрыв тройной связи нитрогеназа тратит огромное количество АТФ и, следовательно, углерода. Каждый атом азота, добытый микробом из воздуха, обходится растению или его симбионту отказом от части углерода, который иначе пошёл бы на рост.

Шестой проект по сопряжённому моделированию климата (CMIP6) включает несколько десятков моделей земной системы от разных научных центров. Часть из них в явном виде учитывает азотный цикл – и именно в них кроется проблема, на которую указала группа Ку-Гизбрехт. Основой для сравнения послужил обширнейший эмпирический набор данных, опубликованный ранее в 2025 году в журнале Nature командой Карлы Рейс Эли: тысячи прямых измерений скоростей азотфиксации в лесах, саваннах, пустынях, пастбищах и на пашнях. Сводная картина, которую рисуют наблюдения, такова: суммарная глобальная азотфиксация составляет около 120 тераграмм (1,2 метрических тонн) азота в год. Из них примерно 65 Тг/год приходится на естественные экосистемы, ещё 56 Тг/год – на агроэкосистемы с их обширными посевами бобовых культур.

Модели CMIP6 рисовали совсем иную картину: природным экосистемам приписывалось около 100 Тг/год, сельскохозяйственным – лишь 10 Тг/год. Соотношение вывернуто наизнанку при почти верном глобальном итоге. Может ли расхождение в пропорциях иметь практические последствия – или важна лишь сумма? Авторы утверждают: пропорции критичны. Леса и луга – то, что принято называть «лёгкими биосферы», – поглощают бо́льшую часть CO₂, которую суша в целом способна забрать из атмосферы. Именно в продуктивных экосистемах в моделях было сосредоточено избыточное количество азота. Значит, виртуальные деревья располагали бо́льшим ресурсом для роста, чем реальные, – и потому виртуальный углеродный поглотитель суши оказывался завышенным.

Откуда взялась методическая ошибка? Большинство моделей оценивают интенсивность азотфиксации через одну универсальную зависимость от первичной продукции и реальной эвапотранспирации. Наблюдения, однако, однозначно свидетельствуют: в природных и агроэкосистемах зависимость принципиально различна. В сельскохозяйственных угодьях – на американском Среднем Западе, в Бразилии, Восточной Африке, Южной и Юго-Восточной Азии – интенсивность азотфиксации с ростом продуктивности нарастает куда круче, чем в естественных биомах.

Модели, не улавливающие различия, автоматически перекачивают «виртуальный» азот из ферм в леса. Дополнительная путаница вносится тем, что модели не разграничивают симбиотическую азотфиксацию – микробы внутри растительных тканей, около 28 Тг/год – и свободноживущую, обеспечивающую около 36 Тг/год и особенно важную в засушливых районах и на скудных почвах. Из-за этого азотфиксация оказывается завышенной в продуктивных биомах и заниженной в аридных регионах.

Среди 39 проанализированных моделей земной системы команда Ку-Гизбрехт обнаружила чёткую зависимость: чем больше естественная азотфиксация в текущих условиях заложена в модель, тем сильнее выраженный в ней отклик фотосинтеза на рост концентрации CO₂. Пересчёт с использованием реальных данных даёт систематическое завышение стимулирующего действия CO₂ примерно на 11%. Одиннадцать процентов звучат скромно. Но когда речь идёт о терасоте карбона, циркулирующего между атмосферой и сушей на протяжении десятилетий, – масштаб колоссальный. Наземный поглотитель углерода абсорбирует порядка четверти всех антропогенных выбросов ежегодно, и даже относительно небольшое сокращение его ёмкости означает, что в атмосфере остаётся существенно больше CO₂, чем предсказывали прежние прогнозы. Попутно выясняется ещё одна погрешность: поскольку основная доля эмиссий закиси азота N₂O, оксидов азота и аммиака исходит из сельскохозяйственных угодий, занижение сельскохозяйственной азотфиксации ведёт к искажению расчётов азотного загрязнения. Закись азота заслуживает отдельного упоминания: в столетней перспективе её парниковый потенциал превышает потенциал CO₂ в 273 раза.

Чтобы оценить значимость сделанных выводов, полезно взглянуть на то, какие усилия человечество прилагало – и прилагает – для решения азотного дефицита в сельском хозяйстве. Синтез Хабера–Боша, получающий аммиак из атмосферного азота при высоких температурах и давлении с помощью природного газа, производит сотни миллионов тонн азотных удобрений ежегодно. Технология прокормила несколько миллиардов человек, которых иначе ждал бы голод. Тем не менее значительная часть вносимого удобрения не усваивается растениями, вымывается в водоёмы, вносит вклад в цветение водорослей и превращается в N₂O. Генетические инженеры десятилетиями пытаются повысить эффективность использования азота в культурных растениях напрямую. Обзоры последних лет фиксируют прогресс в манипуляциях с нитратными транспортёрами и ферментами ассимиляции – но каждый раз, когда исследователи «подкручивают» один узел, другой даёт сбой. Азотный метаболизм растений – глубоко интегрированная система, и крупный выигрыш в одном звене почти неизбежно даётся ценой потерь в другом. Параллельно развивается направление микробиологических решений. Опубликованный в декабре 2025 года детальный обзор суммирует нынешний горизонт возможностей: конструирование микробных консорциумов, улучшающих круговорот азота в почве, – решения достижимые, но глубоко специфичные. Они работают в конкретных почвах, для конкретных культур, при конкретных условиях. Универсального биологического «рычага», способного подтянуть азотное питание лесов планеты до уровня, которого требуют климатические модели, не существует.

Иными словами, когда модели предполагают, что леса Амазонии или тайги просто «найдут» дополнительный азот в ответ на рост CO₂, они приписывают природе способность, которой нет даже у аграриев, вооружённых промышленной химией и молекулярной биологией. Авторы работы не ограничились диагнозом – они сформулировали конкретные рекомендации по улучшению моделей: разделить сельскохозяйственную и природную азотфиксацию как самостоятельные процессы с различными параметрами, различать симбиотическую и свободноживущую фиксацию, учитывать углеродные затраты на неё и верифицировать модели против реальных экспериментальных данных. Леса по-прежнему будут поглощать углерод, фотосинтез по-прежнему немного ускорится при росте концентрации CO₂ – но наиболее реалистичная оценка теперь ниже, чем та, которую давало большинство прогнозов: наземный поглотитель углерода несколько слабее, стимулирующее действие CO₂ несколько меньше, а зазор между тем, что мы выбрасываем, и тем, что природа способна безболезненно переварить, несколько шире.

Азот, которого так мало в почве и так много в воздухе, оказывается тем самым узким местом, через которое не пробиться никакому количеству углекислого газа – сколь бы сильно он ни стимулировал фотосинтез. Природных лазеек, которые избавят человечество от необходимости сокращать выбросы, не существует.

По материалам: