Исследование, опубликованное в выпуске журнала Nature от 6 мая, указывает на то, что увеличение количества осадков, прогнозируемое глобальными климатическими моделями, вероятно, ускорит выброс углекислого газа из тропических почв, еще больше усилив глобальное потепление за счет увеличения выбросов парниковых газов человеком. в атмосферу Земли.
Исследование, основанное на анализе отложений, взятых из подводной дельты рек Ганг и Брахмапутра, было проведено международной группой под руководством доктора Дж. Кристофер Хайн из Вирджинского института морских наук Уильяма и Мэри. Соавторы включают Drs. Валиер Гали из Океанографического института Вудс-Хоул, Мухаммед Усман из Университета Торонто, а также Тимоти Эглинтон и Негар Хагипур из Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе (ETH Zurich). Основное финансирование было предоставлено Национальным научным фондом США.
«Мы обнаружили, что сдвиг в сторону более теплого и влажного климата в водосборном бассейне рек Ганга и Брахмапутры за последние 18 000 лет увеличил скорость дыхания почвы и уменьшил запасы почвенного углерода», - говорит Хайн. «Это имеет прямые последствия для будущего Земли, поскольку изменение климата, вероятно, приведет к увеличению количества осадков в тропических регионах, еще больше ускорив дыхание почвенного углерода и добавив в атмосферу еще больше CO2, чем это было напрямую. добавлено людьми.
Дыхание почвы относится к выделению углекислого газа микробами, когда они разлагают и метаболизируют опавшие листья и другие органические материалы на поверхности земли и непосредственно под ней. Это эквивалентно процессу, при котором более крупные многоклеточные животные - от улиток до человека - выдыхают CO2 как побочный продукт метаболизма пищи. Корни также участвуют в дыхании почвы в ночное время, когда фотосинтез прекращается, и растения сжигают часть углеводов, которые они производят в дневное время.
Керны отложений показывают связь между осадками и возрастом почвы
Исследование группы основано на подробном анализе трех кернов отложений, собранных со дна океана к морю от устья рек Ганг и Брахмапутра в Бангладеш. Здесь самая большая в мире дельта и подводный конус конуса выноса были построены огромным объемом отложений, вымытых в результате эрозии Гималаев. Эти две реки ежегодно несут в Бенгальский залив более миллиарда тонн наносов, что более чем в пять раз больше, чем река Миссисипи.
Керны фиксируют экологическую историю водосборного бассейна Ганг-Брахмапутра в течение 18 000 лет с тех пор, как последний ледниковый период начал ослабевать. Сравнивая радиоуглеродные даты образцов отложений из этих кернов с образцами органических молекул, которые, как известно, происходят непосредственно из наземных растений, исследователи смогли оценить изменения во времени в возрасте материнских почв отложений..
Их результаты показали сильную корреляцию между скоростью стока и возрастом почвы - более влажные эпохи были связаны с более молодыми, быстро дышащими почвами; в то время как более сухие и прохладные эпохи были связаны с более древними почвами, способными хранить углерод в течение более длительных периодов времени.
Самы более влажные периоды коррелируют с силой муссонов бабьего лета, основного источника осадков в Индии, Гималаях и на юге Центральной Азии. Исследователи подтвердили изменения в силе муссонов, используя несколько независимых линий палеоклиматических данных, в том числе анализ соотношения изотопов кислорода из китайских пещерных отложений и скелетов фитопланктона в открытом океане.
Маленькие изменения, большие эффекты
Величина корреляции, обнаруженная Хейном и его коллегами, соответствует почти удвоению скорости дыхания почвы и круговорота углерода за 2 600 лет после окончания последнего ледникового периода, когда в Индии усилились летние муссоны. «Мы обнаружили, что небольшое увеличение количества осадков соответствует гораздо большему уменьшению возраста почвы», - говорит Хайн.
В более ранней статье Хейна, Гали и их коллег сообщалось о трехкратном увеличении годового количества осадков в бассейне рек Ганг-Брахмапутра со времени последнего ледникового периода. Это новое исследование показывает, что увеличение количества осадков привело к уменьшению возраста почвы вдвое из-за более быстрого оборота почвы.
Хейн говорит, что «небольшие изменения в количестве углерода, хранящегося в почвах, могут, кроме того, играть огромную роль в модулировании атмосферных концентраций CO2 и, следовательно, глобального климата, поскольку почвы первичный глобальный резервуар этого элемента.
Современная концентрация углекислого газа в атмосфере Земли - 416 частей на миллион - соответствует примерно 750 миллиардам тонн углерода. Почвы Земли содержат около 3 500 миллиардов тонн - более чем в четыре раза больше.
Предыдущие исследования выявили угрозу, которую глобальное потепление представляет для вечной мерзлоты Арктики, повсеместное таяние которой, как считается, приводит к выбросу в атмосферу до 0,6 миллиарда тонн углерода каждый год.
«Теперь мы обнаружили аналогичную обратную связь с климатом в тропиках, - говорит Хайн, - и обеспокоены тем, что усиленное дыхание почвы из-за большего количества осадков - само по себе реакция на изменение климата - приведет к дальнейшему увеличению концентрации CO. 2 в нашей атмосфере.