Недавно опубликованное исследование, проведенное исследователями из Хельсинкского университета совместно с приглашенным ученым доктором Катериной Мачаковой, демонстрирует, что бореальные леса Северного полушария являются источниками парникового газа закиси азота (N 2О). Исследование предоставляет новую информацию о значении деревьев как поглотителей и источников парниковых газов, доказывая, что леса играют важную роль не только в поглощении углерода, но и в качестве источника других парниковых газов.
Исследовательская группа наблюдала, что парниковый газ закись азота выбрасывается в атмосферу не только лесной почвой, но и сосной, березой и елью, деревьями северной тайги. Группа ранее продемонстрировала (Machacova et al., 2016; Scientific Reports), что стволы и кроны сосен в северной бореальной зоне являются источниками N2O. Это недавнее исследование показало, что березы и ели также выделяют газ в атмосферу.
«Деревья могут оказывать более значительное влияние, чем считалось ранее, на баланс закиси азота в лесах, а также на глобальный баланс N2O», - говорит доцент Мари Пихлатие с факультета сельского и лесного хозяйства Хельсинкского университета.
Самым важным открытием в исследовании стало то, что выбросы N2O стволов деревьев явно меняются в зависимости от сезона, что соответствует физиологической активности деревьев. В течение вегетационного периода деревья выделяют закись азота из своих стеблей, а в период покоя зимой они могут стать потребителями газа. Несмотря на то, что потребление N2O в течение зимы снижает годовые выбросы, деревья остаются ежегодными источниками N2O. Сезонные колебания выбросов N2O соответствовали выбросам углекислого газа стволами деревьев. Пик выбросов обоих типов пришелся на лето.
Проблемы измерения выбросов деревьев
Деревья, выступающие в качестве источника выбросов закиси азота, являются новым открытием в лесной среде. Обычно не предполагалось, что деревья играют роль в N2O баланса лесов, поэтому соответствующие измерения деревьев не проводились. В определенной степени деревья были исключены из измерений из-за проблем с сооружением подходящих измерительных камер, которые можно было бы разместить вокруг стволов или которые можно было бы использовать для измерения крон, еще более сложная задача», - говорит Элиза Вайнио, научный сотрудник факультета сельского и лесного хозяйства Хельсинкского университета.
Согласно общепринятым научным данным, основным источником выбросов парниковых газов являются удобренные и богатые азотом сельскохозяйственные угодья. Уже в 1998 году первоначально предполагалось, что деревья могут переносить в атмосферу оксид азота, вырабатываемый микробами в почве. Впоследствии это явление было проверено в лабораторных экспериментах (Pihlatie et al., 2005). Однако количество выполненных исследований по теме после этого можно пересчитать по пальцам одной руки.
На выбросы парниковых газов лесами влияет ряд экологических факторов
В недавно опубликованном исследовании комплексные измерения факторов окружающей среды в атмосфере, почве и деревьях впервые были объединены с выбросами закиси азота. Исследовательская станция SMEAR II / ICOS на полевой станции лесного хозяйства Хюютияля - это уникальное место для проведения измерений, известное своими всесторонними и непрерывными измерениями функций леса. Путем объединения выбросов N2O, измеренных деревьями и почвой, с измерениями, сделанными на уровне экосистемы на станции, было обнаружено, что N2 O динамика деревьев соответствует их физиологической активности.
Кроме того, исследователи продемонстрировали, что даже в бореальных лесах с низким уровнем азота, где количество азота ограничивает рост деревьев, часть азота в экосистеме выбрасывается в атмосферу в виде закиси азота. В более ранних исследованиях, проведенных группой, было обнаружено, что измеряемые выбросы N2O в лесу составляют лишь часть потребления азота и внутреннего азотного цикла леса (Корхонен и др., 2013). Другими словами, лес эффективно перерабатывает, разрушая органические вещества, содержащиеся в почве, и выделяя азот в форме, пригодной для использования растениями, которые затем используют деревья для роста. В конце концов, азот возвращается в почву в виде хвои и опавших листьев. Небольшая часть переработанного азота попадает в атмосферу в виде закиси азота либо непосредственно из почвы, либо переносимой из почвы деревьями. Исследователи предполагают, что большая часть N2O, выделяемого стволами деревьев, производится микробами в почве и транспортируется через транспирационный поток деревьев от корней к стволам, откуда он высвобождается в атмосфера.
По мнению исследователей, выбросы N2O от елей могут иметь особое значение в Центральной Европе, где ели широко выращиваются в монокультуре. Поскольку других исследований сезонных изменений N2O обмена деревьев не опубликовано, существует большая глобальная потребность в дальнейших исследованиях.