Тибетское плато
Николас Марино/mauritius images GmbH/Alamy
Изменение климата приводит к повышению зимних температур быстрее, чем летом, особенно в высокогорных районах. Это «асимметричное» потепление может создать проблемы для огромного количества углерода, хранящегося в почвах, из-за изменения микробной активности в большей степени, чем ожидалось.
Почвы планеты хранят больше углерода, чем любая другая экосистема, кроме океанов, и могли бы хранить гораздо больше, если бы ими лучше управляли. Но почвенный углерод находится под угрозой из-за изменения климата. Исследователи ожидают, что более высокие температуры приведут к увеличению количества почвенного углерода, теряемого в атмосферу в виде парниковых газов, в основном из-за изменений в поведении почвенных микробов. Однако масштабы этой реакции потепления остаются неопределенными.
Нин Лин из Университета Ланьчжоу в Китае и его коллеги нагревали почвы на экспериментальных пастбищах на Тибетском плато, чтобы проверить, как различные модели потепления могут изменить микробную активность. Некоторые почвы сохраняли температуру окружающей среды, тогда как другие подвергались «симметричному» потеплению на 2°C в течение года. Третья группа подверглась потеплению на 2,5–2,8°C зимой и на 0,5–0,8°C в остальное время года, что является более реалистичной симуляцией реальных моделей потепления.
После десяти лет такой обработки, с 2011 по 2020 год, исследователи проверили микробную активность образцов из разных почв. В частности, они сосредоточились на двух показателях: скорости роста и показателе того, как организмы используют углерод, известном как эффективность использования углерода. Было показано, что это является основным фактором, определяющим количество органического углерода, хранящегося в почвах.
«Когда микроб поедает углерод, он может делать с ним одно из двух: он может расщеплять его для получения энергии и вдыхать этот углерод в виде CO2, или он может использовать его для создания новых структур тела», — говорит Дэниел Рат из Natural Resources. Совет обороны, экологическая некоммерческая организация, базирующаяся в Нью-Йорке. Более высокая скорость роста означает, что микробы используют больше углерода, а более высокая эффективность использования углерода означает, что больше этого углерода превращается в структуры тела, а не выдыхается в виде CO2, говорит он.
Линг и его коллеги обнаружили, что обе модели потепления существенно снижают микробную активность. В почвах, находящихся в условиях симметричного потепления, темпы роста снизились на 31 процент, а эффективность использования углерода снизилась на 22 процента по сравнению с почвой, подверженной воздействию температуры окружающей среды. При асимметричном потеплении этот эффект был еще сильнее: скорость роста снизилась на 58 процентов, а эффективность использования углерода снизилась на 81 процент по сравнению с почвами, подверженными воздействию температуры окружающей среды. Они объяснили различия факторами, в том числе изменением питательных веществ, доступных микробам.
«Их результаты показывают, что накопление углерода в почве, вероятно, уменьшится, что снизит способность наземных экосистем связывать углерод и снизит эффективность почвы для природных решений проблемы изменения климата», — говорит Ици Луо из Корнелльского университета в Нью-Йорке.
Рат говорит, что тот факт, что современные модели не принимают во внимание асимметричное потепление, означает, что мы, вероятно, недооцениваем потери углерода в почве из-за изменения климата. Однако он говорит, что результаты могут быть применимы только к почвам холодных экосистем, и необходимы дополнительные исследования, чтобы понять, что именно эти изменения в микробной активности означают для углерода. Например, несмотря на значительное изменение микробной активности, общее количество углерода, запасенного в почве, не изменилось в течение эксперимента.
Темы: