На протяжении десятилетий ученые предполагали, что повышение глобальной температуры может изменить способность почв накапливать углерод, потенциально выбрасывая огромное количество углерода в атмосферу и вызывая безудержное изменение климата. Тем не менее, тысячи исследований по всему миру дали смешанные данные о том, будет ли эта емкость действительно уменьшаться или даже увеличиваться по мере нагревания планеты.
Оказывается, ученые искали не в том месте.
Новое исследование, проведенное под руководством Йельского университета в журнале Nature, показывает, что потепление приведет к потере не менее 55 триллионов килограммов углерода из почвы к середине века, или примерно на 17% больше, чем прогнозируемые выбросы в результате деятельности человека. деятельность, связанная с этим периодом. Это было бы примерно равнозначно добавлению на планету еще одной промышленно развитой страны размером с Соединенные Штаты.
Крайне важно, что исследователи обнаружили, что потери углерода будут наибольшими в более холодных местах мира, в высоких широтах, местах, которые в значительной степени отсутствовали в предыдущих исследованиях. В этих регионах за тысячи лет накопились огромные запасы углерода, и медленная микробная активность обеспечила их относительную безопасность.
Большая часть предыдущих исследований проводилась в регионах с умеренным климатом, где запасы углерода были меньше. Исследования, которые были сосредоточены только на этих регионах, упустили бы огромную долю потенциальных потерь углерода, сказал ведущий автор Томас Кроутер, который проводил свое исследование, будучи научным сотрудником в Йельской школе лесного хозяйства и экологических исследований и в Нидерландском институте экологии.
«Самые большие запасы углерода находятся в таких местах, как Арктика и субарктика, где почва холодная и часто промерзает», - сказал Кроутер. «В таких условиях микробы менее активны, поэтому углерод накапливался на протяжении многих веков.
«Но по мере того, как вы начинаете нагреваться, активность этих микробов увеличивается, и именно тогда начинают происходить потери», - сказал Кроутер. «Страшно то, что эти холодные регионы - места, которые, как ожидается, потеплеют больше всего в условиях изменения климата».
Результаты основаны на анализе необработанных данных о сохраненном в почве углероде из десятков исследований, проведенных за последние 20 лет в разных регионах мира.
Исследование предсказывает, что на один градус потепления в атмосферу будет выброшено около 30 петаграмм почвенного углерода, или примерно в два раза больше, чем выбрасывается ежегодно в результате деятельности человека (петаграмм равен 1, 000, 000, 000, 000 килограммов). По словам Кроутера, это вызывает особую тревогу, поскольку предыдущие климатические исследования предсказывали, что к середине века планета потеплеет на 2 градуса по Цельсию.
Другие ученые в команде включают Марка Брэдфорда, профессора экологии наземных экосистем Йельского университета; Клара Роу, получившая степень магистра экологического менеджмента в Йельском университете в 2015 году; и докторант Йельского университета Ной Сокол, а также сотрудничающие исследователи из более чем 30 других учреждений.
Для Брэдфорда анализ дает важную ясность в вопросе о том, почему исследования потепления почвы, по-видимому, дают противоречивые данные, причем некоторые показывают потери почвенного углерода, а некоторые не показывают никаких изменений.
«Эффекты сильно зависят от того, куда вы смотрите», - сказал Брэдфорд. «Теперь, когда мы это знаем, мы можем начать больше доверять идее, что эта биологическая обратная связь реальна и, следовательно, может ускорить антропогенное изменение климата».
В исследовании рассматривались только потери почвенного углерода в ответ на потепление. Есть несколько других биологических процессов, таких как ускоренный рост растений в результате увеличения содержания углекислого газа, которые могут ослабить или усилить эффект обратной связи почвенного углерода. По словам исследователей, понимание этих взаимодействующих процессов в глобальном масштабе имеет решающее значение для понимания изменения климата.
«Умение обращаться с такой обратной связью очень важно, если мы собираемся делать содержательные прогнозы о будущих климатических условиях», - сказал Кроутер, который в настоящее время получает стипендию Марии Кюри в Нидерландском институте экологии. «Только тогда мы сможем установить реалистичные цели по выбросам парниковых газов, которые эффективно ограничивают изменение климата».