Ученые выявили решающую роль, которую химический состав коренных пород играет в ограничении роста растительности в некоторых из самых бесплодных и каменистых местностей в мире.
Группа международных ученых, включая профессора Тима Куайна из Университета Эксетера, провела новое новаторское исследование продуктивности растительности в карстовом регионе на юго-западе Китая.
Покрывая около 15 процентов земной поверхности, карстовые ландшафты обычно характеризуются бесплодной, каменистой почвой, обычно с пещерами и воронками, и отсутствием поверхностных озер и ручьев.
Важно отметить, что у поверхности есть хорошо сочлененный, плотный известняк, а также дожди от умеренных до сильных, при этом вода может просачиваться сквозь скалу, растворяя и удаляя известняк по мере продвижения.
Хотя эта топография, как известно, препятствует продуктивности растительности, роль, которую геохимия коренных пород, то есть ее химический состав, играет в снижении роста растений, не была широко изучена.
В новом исследовании исследовательская группа использовала «подход критической зоны» - изучая область, которая простирается от основания выветрившейся коренной породы до верхней части растительного покрова - в типичном карстовом регионе юго-западного Китая.
Они обнаружили значительные различия в химическом составе коренных пород по всему региону, что повлияло как на количество, так и на распределение почвы. Они обнаружили, что это, в свою очередь, также играет ключевую роль в контроле роста растений.
Исследователи показали, что продуктивность растений контролируется не только почвой и способностью коренных пород удерживать воду, но и геохимией коренных пород.
Исследовательская группа считает, что это особенно важно, когда воды не хватает - в самые жаркие и засушливые месяцы года - и во время засухи.
Они также считают, что результаты являются основным инструментом, помогающим властям оптимизировать землепользование, а также оценивать устойчивость экосистемы и чувствительность к климатическим изменениям.
Исследование опубликовано в Nature Communications в среду, 13 мая 2020 года.
Профессор Куайн сказал: «Наша международная команда и междисциплинарный подход к критическим зонам дали нам бесценную информацию о том, как коренные породы контролируют рост растительности в знаковых ландшафтах карстовой зоны Китая. Мы смогли показать, что химия коренных пород дает нам ценный количественный показатель способности экосистем удерживать воду, которая необходима для поддержания роста растений в засушливые сезоны и засухи».
Профессор Хунъян Лю из Пекинского университета и главный исследователь сказал: «Наше исследование также показывает глобальное значение влияния коренных пород на продуктивность растительности. Мы выбрали 12 основных карстовых регионов мира, 10 из которых демонстрируют значительные различия в продуктивности растительности из-за геохимии коренных пород».
Профессор Меерсманс из Льежского университета сказал: «Это исследование подчеркивает важность междисциплинарных исследований, выходящих за границы почвенных, растительных и геолого-геофизических наук, с целью выявления влияния и взаимодействия различных ключевых факторов, определяющих первичное производство в карстовые регионы. Кроме того, настоящее исследование предлагает основу для будущих исследований по оценке устойчивости этих хрупких экосистем к изменению климата и другим экологическим угрозам».
Исследование проводилось в рамках британо-китайского (NERC-NSFC) проекта SPECTRA под названием «Почвенные процессы и экологические услуги в карстовой критической зоне на юго-западе Китая», целью которого является повышение устойчивого развития одного из беднейшие районы Китая, Гуйчжоу.
Карстовый регион Гуйчжоу с населением 35 миллионов человек является одним из беднейших регионов Китая с ВВП менее 50% от среднего по стране. В ответ на ухудшение состояния окружающей среды и изменение социальных условий в карстовом районе Гуйчжоу правительство Китая вмешалось, чтобы способствовать отказу от наиболее деградировавших обрабатываемых земель и их преемственности пастбищам, кустарникам и лесам.
Проект SPECTRA предназначен для определения биологических механизмов контроля за наличием питательных веществ, почвообразованием и потерями, а также их реакцией на возмущения, предоставляя богатую доказательную базу, необходимую для принятия решений по управлению земельными ресурсами в провинции Гуйчжоу.