Вырубка лесов, как подозревают, способствовала загадочному коллапсу цивилизации майя более 1000 лет назад. Новое исследование показывает, что вырубка лесов также уничтожила резервуары углерода в тропических почвах в районе полуострова Юкатан спустя много времени после того, как древние города были заброшены, а леса снова отросли.
Выводы, опубликованные в журнале Nature Geoscience, подчеркивают, насколько важными могут быть почвы и наше обращение с ними в определении будущих уровней парниковых газов в атмосфере планеты.
Майя начали заниматься сельским хозяйством около 4000 лет назад, и распространение сельского хозяйства и строительства городов в конечном итоге привело к повсеместному обезлесению и эрозии почвы, как показали предыдущие исследования. Что больше всего удивляет в новом исследовании, так это то, что почвы в регионе не полностью восстановились, так как углерод поглотил более тысячи лет лесовосстановления, говорит геохимик Университета Макгилла Питер Дуглас, ведущий автор новой статьи..
Экосистема «фундаментально изменилась»
«Когда вы отправляетесь в этот район сегодня, большая его часть выглядит как густой старовозрастный тропический лес», - говорит Дуглас, доцент кафедры наук о Земле и планетах в McGill. «Но когда вы смотрите на запасы углерода в почве, кажется, что экосистема была коренным образом изменена и никогда не возвращалась к своему первоначальному состоянию».
Почва - одно из крупнейших хранилищ углерода на Земле, содержащее как минимум в два раза больше углерода, чем сегодняшняя атмосфера. Тем не менее, у ученых очень мало понимания того, как резервуары почвенного углерода меняются в масштабах времени, превышающих десятилетие или около того. Новое исследование, наряду с другими недавно опубликованными исследованиями, предполагает, что эти резервуары могут резко меняться в масштабах времени, охватывающих столетия или даже тысячелетия.
Чтобы исследовать эти долговременные эффекты, Дуглас и его соавторы исследовали керны отложений, извлеченные со дна трех озер в низинах майя на юге Мексики и Гватемалы. Исследователи использовали измерения радиоуглерода, изотопа, который со временем распадается, чтобы определить возраст молекул, называемых растительными восками, которые обычно сохраняются в почве в течение длительного времени, потому что они прикрепляются к минералам. Затем они сравнили возраст молекул воска с возрастом окаменелостей растений, отложившихся в отложениях.
Команда, в которую входили ученые из Йельского университета, ETH Цюриха, Университета Флориды и Университета Висконсин-Супериор, обнаружила, что как только древние майя начали вырубать ландшафт, разница в возрасте между окаменелостями и растениями воски превратились из очень больших в очень маленькие. Это означает, что углерод накапливался в почве в течение гораздо более коротких периодов времени.
Проект был основан на исследованиях, которые Дуглас провел несколько лет назад, будучи аспирантом Йельского университета, используя молекулы растительного воска для отслеживания прошлых изменений климата, повлиявших на жизнь древних майя. В то же время работа других исследователей указывала на то, что эти молекулы являются хорошим индикатором изменений в резервуарах почвенного углерода. «Объединив эти вещи, мы поняли, что есть еще одна важная причина - добавление к длинному списку - защита оставшихся районов старовозрастных тропических лесов в мире», - говорит Дуглас. «Это также может иметь значение для того, как мы разрабатываем такие вещи, как компенсация выбросов углерода, которые часто связаны с лесовосстановлением, но не полностью учитывают долгосрочное хранение углерода». (Углеродные компенсации позволяют компаниям или частным лицам компенсировать свои выбросы парниковых газов, покупая кредиты на экологические проекты, такие как посадка деревьев.)
Техника, используемая исследователями, была разработана совсем недавно. В ближайшие годы «было бы здорово проанализировать тропические леса в других регионах мира, чтобы увидеть, возникают ли такие же закономерности, и посмотреть, повлияли ли вырубка лесов и сельское хозяйство в прошлом на резервуары углерода в почве во всем мире», - говорит Дуглас. «Мне также очень интересно применить этот метод к районам вечной мерзлоты в Канаде, чтобы увидеть, что произошло с углеродом, хранящимся в вечной мерзлоте, в предыдущие периоды изменения климата».