Почва играет решающую роль в глобальном круговороте углерода, отчасти потому, что органические вещества почвы содержат в три раза больше углерода, чем атмосфера. Теперь биогеохимик Марко Кейлувейт из Массачусетского университета в Амхерсте и его коллеги впервые предоставили доказательства того, что анаэробные микросайты играют гораздо большую роль в стабилизации углерода в почвах, чем считалось ранее..
Кроме того, современные модели, используемые для прогнозирования выброса климатически активного CO2 из почв, не учитывают эти микроскопические бескислородные зоны, присутствующие во многих горных почвах. скажем.
«Без признания важности анаэробных микросайтов в стабилизации почвенного углерода в почвах, модели, вероятно, недооценивают уязвимость почвенного резервуара углерода к нарушениям, вызванным изменением климата или землепользования», - пишут первый автор Кейлувейт и его коллеги из Стэнфорд, Университет штата Орегон, Национальная лаборатория Лоуренса в Беркли и Институт исследования почвенного ландшафта, Германия.
Выводы добавляют еще один поворот в продолжающиеся дебаты, добавляют они, о «механизмах, контролирующих долгосрочную стабилизацию углерода в почвах». Подробности в текущем выпуске Nature Communications.
Keiluweit объясняет: «Несмотря на то, что наличие анаэробных микрорайонов известно давно, это первое исследование, в котором оценивается их влияние на стабилизацию углерода. Ранее они приписывали стойкость больших запасов углерода в горных почвах другим Поскольку эти другие механизмы стабилизации, вероятно, гораздо менее уязвимы для нарушений, чем анаэробные микросайты, наши исследования показывают, что воздействие изменения климата или землепользования может привести к высвобождению большего количества углерода из почв, чем мы ожидали."
Он и его коллеги ожидают, что новая информация побудит специалистов по моделированию климата усовершенствовать свои модели, чтобы лучше предсказывать, что может произойти в будущем, когда почвы будут нарушены изменением климата.
Анаэробные микросайты в почве представляют собой микроскопические среды обитания, лишенные кислорода, в которых микробы ограничены в своей способности метаболизировать органическое вещество почвы в климатически активный CO2, который выбрасывается в атмосферу. Без кислорода их дыхание замедляется или останавливается.
Для этой работы Кейлувейт и его коллеги провели контролируемые лабораторные эксперименты, в которых они воссоздали анаэробные микросайты и показали, как они снижают метаболизм органических веществ и выброс CO2 Они также изолированные анаэробные микросайты в сельскохозяйственных почвах в поле, где они обнаружили, что анаэробные микросайты имеют тот же эффект.
Они пишут: «Мы показываем, что анаэробные микросайты являются важными регуляторами сохранения углерода в почве, переключая микробный метаболизм на менее эффективное анаэробное дыхание и избирательно защищая в противном случае биодоступные восстановленные органические соединения, такие как липиды и воски, от разложения.
Кроме того, переход от анаэробных к аэробным условиям приводит к 10-кратному увеличению удельной скорости минерализации, что свидетельствует о чувствительности анаэробно защищенного углерода к нарушениям. Таким образом, уязвимость анаэробно защищенного углерода к будущим изменениям климата или землепользования представляет собой еще неизвестную обратную связь между почвенным углеродом и климатом, которую следует включить в модели наземных экосистем».
Кейлувейт, доцент Школы Земли и устойчивого развития Университета Массачусетса в Амхерсте, говорит, что следующие шаги команды включают количественную оценку количества анаэробных микросайтов в различных почвенных экосистемах и оценку того, как на стабилизацию углерода в них влияют такие переменные, как гидрологический режим почвы. режим, который, как ожидается, резко изменится из-за изменения климата.