Эрозия береговой линии может превратить пресноводные водно-болотные угодья из резервуаров для хранения углерода в источники углерода, согласно новому исследованию, проведенному учеными Геологической службы штата Иллинойс. Воздействие волн и высокий уровень воды смывают почву и растения со скоростью, намного превышающей скорость их замены природой. Точное измерение этого дисбаланса углеродного баланса может помочь лучше расставить приоритеты в управлении прибрежными зонами и улучшить глобальные модели углеродного цикла.
Пресноводные водно-болотные угодья составляют до 95 процентов всех водно-болотных угодий - пресноводных и морских - и имеют один из самых высоких уровней хранения углерода среди любой окружающей среды, говорят исследователи.
«Здесь, в районе Великих озер, много прибрежных водно-болотных угодий, и они признаны важными резервуарами для хранения углерода», - сказал Итан Тойеркауф, исследователь из геологической службы штата Иллинойс и соавтор исследования. «Но мы хотим знать, как эрозия и изменение ландшафта могут изменить эту способность к хранению углерода. Это еще не исследовалось».
Исследователи разработали новую модель, которая работает так же, как те, которые оценивают углеродный баланс прибрежной морской среды, но с модификациями, учитывающими уникальные характеристики пресноводных экосистем. Выводы опубликованы в журнале Scientific Reports.
Государственный парк Иллинойс-Бич, расположенный на берегу озера Мичиган к северу от района Чикаго, представляет собой прибрежную среду, практически не затронутую человеческими посягательствами. По словам исследователей, это делает его идеальным местом для исследования, посвященного изменению ландшафта с течением времени.
Сбор серии вертикальных кернов почвы позволил команде определить возраст и количество углерода, присутствующего в неповрежденных слоях почвы, песка и растительности. «Мы начинаем с отбора проб у берега и продвигаемся вглубь суши, собирая в различных средах, таких как пляжи, дюны, водно-болотные угодья и так далее», - сказала Кэтрин Браун, исследователь ISGS и ведущий автор исследования. «Это как вернуться в прошлое по вертикали и по горизонтали».
Исследование обнаружило большое несоответствие между тем, сколько времени требуется углероду для накопления, и тем, сколько времени требуется для его разрушения, сказал Браун. «Десять процентов того, что накопилось за 500 лет, исчезло за шесть месяцев. Это водно-болотное угодье - или углеродный резервуар, если вы смотрите на него с точки зрения углеродного бюджета - навсегда исчезло. Скорость, с которой водно-болотные угодья могут восстановиться никогда не сможет догнать скорость, с которой они разрушались».
Период исследования совпадает с самым высоким уровнем воды в озере Мичиган примерно за 30 лет, сказал Тойеркауф, и он считает, что это является основным фактором высоких темпов эрозии.«Многие могут подумать, что основным источником эрозии являются штормы, но мы обнаружили, что виновником здесь, по-видимому, является менее сильное, но хроническое нападение волн из неспокойной воды в сочетании с более высоким уровнем озера».
Наблюдение за полевыми участками после штормов позволило исследователям сделать вывод, что сильные штормы волнового действия погребли водно-болотные угодья под большими отложениями песка. «Эти песчаные отложения препятствуют дополнительному хранению углерода, но также играют защитную роль, замедляя дополнительную эрозию и экспорт», - сказал Браун.
Исследователи планируют продолжить это исследование, отслеживая судьбу разрушенного углерода. «Этот углерод может повторно отложиться в другом месте в озере Мичиган или попасть в атмосферу», - сказал Тойеркауф. «Наша продолжающаяся работа позволит нам расширить исследование по пространственным параметрам, а не только по времени и не только по району Великих озер. Модель можно применить практически к любому пресноводному прибрежному району."