Тысячелетняя тропическая почва, обнаруженная в результате ускоренного обезлесения и использования сельскохозяйственных угодий, может высвобождать углекислый газ в атмосферу, согласно новому исследованию ученых из Университета штата Флорида.
В ходе исследования 19 участков в восточной части Демократической Республики Конго исследователи обнаружили, что сильно обезлесенные районы выщелачивают органический углерод, который значительно старше и более подвержен биологическому разложению, чем органический углерод, выщелачиваемый из густых лесных районов.
Высвобожденный из более глубоких горизонтов почвы и вымытый дождями в водные пути, этот более старый, химически нестабильный органический углерод в конечном итоге потребляется обитающими в ручьях микробами, которые пожирают богатые соединения и выдыхают углекислый газ обратно в атмосферу. По словам исследователей, этот процесс может поставить под угрозу местные экосистемы и еще больше усилить парниковый эффект.
«Во многом это похоже на то, что произошло в бассейне реки Миссисипи 100 лет назад, а в бассейне Амазонки совсем недавно», - сказал автор исследования Роб Спенсер, доцент кафедры Земли, океана и Атмосферная наука. «В настоящее время Конго сталкивается с проблемой преобразования нетронутых земель для сельскохозяйственных нужд. Мы хотим знать, что это может означать для углеродного цикла».
Хотя более широкое влияние обезлесения на углеродный цикл хорошо известно, исследователи заявили, что их выводы, опубликованные сегодня в журнале Nature Geoscience, предполагают наличие дополнительного пути или утечки углерода в реки из почвы, вспененной в результате обезлесения и преобразование земли.
На данный момент трудно определить величину этого потока и, следовательно, относительную важность этого процесса по сравнению с другими антропогенными источниками CO2, но, вероятно, расти с дополнительной вырубкой лесов и преобразованием землепользования», - сказал бывший постдокторант бывшего СССР Трэвис Дрейк, ведущий автор исследования.«Мы надеемся, что эта статья будет способствовать дальнейшему изучению относительной важности этого процесса».
Чтобы лучше различать различные почвы в своем исследовании, исследователи проанализировали растворенный органический углерод, вытекающий из исследуемых участков в вытекающие ручьи и реки. Используя данные масс-спектрометрии сверхвысокого разрешения, полученные с помощью передовых инструментов в Национальной лаборатории сильного магнитного поля в бывшем Советском Союзе, команда обнаружила, что более старые растворенные органические вещества, выбрасываемые из обезлесенных районов, были более богатыми энергией и химически разнообразны, чем те, что из лучше сохранившихся. леса
В целом лесные массивы выделяют значительно больше растворенного органического углерода, чем обезлесенные районы. Но растворенные органические вещества, исходившие из обезлесенных и преобразованных земель, были исключительно биолабильны или подходили для потребления микробами.
«Композиционно растворенные органические вещества из обезлесенных ландшафтов были полны тех вещей, которые микробы предпочитают есть - более простых и легкодоступных соединений с большим количеством азота», - сказал Дрейк, который сейчас проводит исследования в Швейцарском федеральном институте. Технология в Цюрихе.«Мы считаем, что микробное потребление этих старых органических веществ, поступающих из почвы, может частично объяснить более высокие концентрации CO2, которые мы наблюдали в ручьях на обезлесенных территориях».
В развивающихся тропических регионах, таких как Конго, нарушение почвы, связанное с обезлесением, может резко увеличить выщелачивание органического углерода дождями. Эта потеря органического вещества может поставить под угрозу плодородие почвы и уменьшить перенос важнейших питательных веществ вниз по течению, которые поддерживают водные и прибрежные экосистемы.
В более широком смысле этот процесс означает, что углерод, который был безопасно изолирован в Земле на протяжении тысячелетий, теперь может снова войти в современный углеродный цикл. Если, как утверждают исследователи, этот углерод в конечном итоге выбрасывается в атмосферу в виде двуокиси углерода, он может способствовать возникновению парникового эффекта.
Исследователи говорят, что эти результаты подчеркивают безотлагательность выявления последствий обезлесения, преобразования земель и неконтролируемого нарушения глубоких, богатых питательными веществами почв в тропиках. Хотя повсеместное и систематическое сохранение лесов является лучшим противоядием, в документе говорится, что менее разрушительные методы ведения сельского хозяйства могут частично компенсировать дестабилизацию.
«Это исследование сосредоточено на Конго, потому что тропики действительно находятся в авангарде преобразования землепользования, обусловленного сельским хозяйством», - сказал Спенсер.
«В конечном счете, это зависит от сохранения лесов, которые сохраняют и сохраняют углерод в почве в течение более длительного времени», - добавил Дрейк. «Когда преобразование землепользования действительно происходит, более эффективные методы, такие как террасирование, использование буферных полос и применение органических остатков, могут уменьшить некоторые наблюдаемые явления выщелачивания органического углерода».