Огромный резервуар углерода, хранящийся под нашими ногами, все больше и больше поступает в атмосферу Земли, скорее всего, в результате повышения температуры, предполагают наблюдения, собранные в различных экосистемах Земли.
Виноваты микробы и то, как они реагируют на более высокие температуры. Их любимая пища - природный мусор, такой как опавшие листья и упавшие деревья, - содержит углерод. Когда бактерии жуют гниющие листья, а грибы поедают мертвые растения, они превращают это хранилище углерода в углекислый газ, который попадает в атмосферу.
В исследовании, опубликованном 2 августа в журнале Nature, ученые показывают, что этот процесс ускоряется по мере нагревания Земли и происходит быстрее, чем растения поглощают углерод посредством фотосинтеза. Команда обнаружила, что скорость, с которой микробы переносят углерод из почвы в атмосферу, увеличилась на 1,2 процента за 25-летний период, с 1990 по 2014 год.
Хотя это может показаться не большим изменением, такое увеличение в глобальном масштабе за относительно короткий период времени в истории Земли огромно. Вывод, основанный на тысячах наблюдений, сделанных учеными в сотнях мест по всему миру, согласуется с предсказаниями ученых о том, как Земля может реагировать на более высокие температуры.
Важно отметить, что это открытие основано на наблюдениях в реальном мире. Это не строго контролируемый лабораторный эксперимент», - сказал первый автор Бен Бонд-Ламберти из Объединенного исследовательского института глобальных изменений, партнерства между Тихоокеанской северо-западной национальной лабораторией Министерства энергетики и Мэрилендским университетом..
Почвы по всему миру реагируют на потепление климата, которое, в свою очередь, может преобразовывать больше углерода в углекислый газ, поступающий в атмосферу. В зависимости от того, как другие компоненты углеродного цикла могут реагировать на потепление климата, эти почвы изменения потенциально могут способствовать еще большему повышению температуры из-за петли обратной связи», - добавил он.
Глобально почва содержит примерно в два раза больше углерода, чем атмосфера Земли. В лесу, где накопленный углерод проявляется в деревьях наверху, еще больше углерода скрыто под ногами. Судьба этого углерода окажет большое влияние на нашу планету. Останется ли он изолированным в почве или попадет в атмосферу в виде углекислого газа, что еще больше согреет планету?
Чтобы ответить на этот вопрос, команда в значительной степени полагалась на две глобальные научные сети, а также на различные спутниковые наблюдения. Глобальная база данных дыхания почвы включает данные о дыхании почвы из более чем 1500 исследований по всему миру. А FLUXNET получает данные с более чем 500 вышек по всему миру, которые записывают информацию о температуре, осадках и других факторах.
«Большинство исследований, посвященных этому вопросу, касаются одного отдельного участка, который мы очень хорошо понимаем», - говорит автор Ванесса Бейли, почвовед. «Это исследование ставит вопрос в глобальном масштабе. Мы говорим об огромном количестве углерода. Микробы оказывают огромное влияние на мир, которое очень трудно измерить в таком большом масштабе».
Исследование было сосредоточено на явлении, известном как «почвенное дыхание», которое описывает, как микробы и растения в почве поглощают такие вещества, как углерод, чтобы выжить, а затем выделяют углекислый газ. Почва на самом деле не дышит, но поскольку растения и микробы в почве поглощают углерод в качестве пищи, они превращают часть его в другие газы, которые они выделяют - так же, как мы делаем, когда дышим.
Ученым известно, что при повышении температуры усиливается дыхание почвы. Команда Бонда-Ламберти стремилась сравнить роли двух основных факторов, ускоряющих рост растений и действие микробов.
Команда обнаружила растущую роль микробов, действие которых превышает способность растений поглощать углерод. За 25-летний период исследования доля дыхания почвы, обусловленного микробами, увеличилась с 54 до 63 процентов. Более высокие температуры могут вызвать более активное действие микробов, что может привести к выбросу большего количества углерода из углеродных пулов на суше в воздух.
«Мы знаем с высокой точностью, что глобальная температура повысилась», - сказал Бонд-Ламберти. «Мы ожидаем, что это повысит активность микробов. И это именно то, что мы обнаружили. В целом считается, что земля является надежным поглотителем углерода, но с ростом скорости дыхания почвы у вас не будет вечно неповрежденного поглотителя углерода на суше ».