Новое европейское исследование показало, что потеря углерода в почве более чувствительна к изменению климата, чем поглощение углерода растениями. В более засушливых регионах потери почвенного углерода уменьшились, но в более влажных регионах потери почвенного углерода увеличились. Это может привести к положительной обратной связи с атмосферой, что приведет к дополнительному увеличению содержания CO2 в атмосфере.
Ученые проанализировали данные семи экспериментов по изменению климата в Европе, чтобы показать, как летняя засуха и круглогодичное потепление влияют на биомассу европейских кустарниковых растений и потерю углерода в почве.
Исследование было проведено под руководством доктора Сабины Рейнш и профессора Бриджит Эмметт из британского Центра экологии и гидрологии (CEH) в сотрудничестве с европейскими и американскими учеными-климатологами и опубликовано в журнале Nature Scientific Reports.
Авторы показали, что потеря углерода в почве наиболее чувствительна к изменениям в почвенной воде. Почвенная вода играет решающую роль во влажных почвах, где заболачивание ограничивает процессы разложения почвенной биотой, что приводит к накоплению почвенного углерода в виде торфа. Высыхание почвы устраняет это ограничение, что приводит к потере почвенного углерода. В отличие от более сухих почв, уменьшение количества осадков снижает содержание воды в почве ниже оптимума для почвенной биоты, что приводит к уменьшению потерь почвенного углерода.
Большая часть земного углерода хранится в почве. Мировые запасы углерода в почве оцениваются примерно в 2000 гигатонн (1 гигатонна=1 000 000 000 000 кг) углерода. Исследователи показали, что засуха уменьшает и увеличивает содержание углерода в почве более предсказуемо, чем потепление.
Данные были получены в результате эксперимента CEH по манипулированию изменением климата, который проводится в течение 18 лет в лесу Клочаног, влажном валлийском нагорье со слоем торфа, образовавшимся в результате сезонного заболачивания. На полевом участке на растительность воздействовали повышение температуры и засуха для изучения влияния изменения климата на различные экосистемные процессы.
Д-р Сабина Рейнш, ведущий автор статьи и почвенный эколог Центра экологии и гидрологии, сказала: «Это общеевропейское исследование позволило нам впервые изучить реакцию растений и почвы на изменение климата за пределами отдельных участков.
"Включение реакции экосистем на изменение климата в более широкий контекст естественных климатических градиентов помогает нам лучше понять наблюдаемую реакцию растений и почв."
Профессор Клаус Байер, глава Департамента геолого-геофизических исследований и управления природными ресурсами в Дании и соавтор статьи, сказал: «Исследование освещает и иллюстрирует новое и фундаментальное понимание, связанное с реакцией экосистем на изменение климата..
Проведя один и тот же эксперимент при различных условиях влажности и температуры на европейском континенте, стало ясно и видно, как давление факторов изменения климата может действовать по-разному, а иногда даже противоположно, в этих условиях.
"Эти различия важны для нашей общей оценки будущих реакций экосистем на изменение климата, но исследование также показывает, что их можно понять и в некоторой степени предсказать."
Доктор Марк Эстиарте, исследователь из испанского исследовательского центра CREAF-CSIC и соавтор статьи, сказал: «В отличие от почв, уменьшение количества осадков не угрожало продуктивности растений на более влажных участках, а в на более засушливых участках растения сопротивлялись пропорционально больше, чем на промежуточных участках, надземная продуктивность которых оказалась более чувствительной. Это иллюстрирует явную разницу в чувствительности почв по сравнению с растениями в зависимости от климатического градиента».
Профессор Бриджит Эмметт, руководитель отдела почвоведения и глава Центра экологии и гидрологии в Бангоре, сказала: «Эти результаты показывают, насколько чувствительны почвенные процессы, такие как дыхание почвы, к изменениям окружающей среды».
"Эта чувствительность в более влажных системах в сочетании с отделением от продуктивности растений представляет собой важную потенциальную положительную обратную связь с атмосферой, которая может привести к увеличению содержания CO в атмосфере2."
В новой статье в Scientific Reports рассматривается реакция растений и почвы на засуху и потепление только в европейских кустарниках. В мире есть несколько других биомов, где реакция растений и почвы на изменение климата может быть иной.
Понимание реакции растений и почв в других биомах позволит лучше понять изменение климата и влияние на глобальные взаимодействия между растениями и почвой и обратную связь с климатом.