Влияние потепления на поглощение и выделение CO₂ в субарктических лугах

Почва — крупнейшее естественное хранилище углерода в мире. Особенно большие его запасы содержатся в северных экосистемах, которые при этом сильно страдают от глобального потепления. Исследование, недавно опубликованное в Global Change Biology международной командой под руководством Михаэля Бана из Университета Инсбрука, изучило, как текущее потепление влияет на поглощение и выделение углекислого газа в субарктических лугах. Учёные использовали геотермально активный район в Исландии в качестве естественной «климатической камеры».

Субарктические экосистемы хранят огромные количества углерода. По мере потепления климата всё больше углерода высвобождается в атмосферу. Существует неопределённость в вопросе, может ли потеря углерода из почвы быть компенсирована его поглощением растениями в процессе фотосинтеза.

«Ведь если потепление усиливает разложение органического вещества почвы и, следовательно, снабжение растений питательными веществами, то растения должны расти лучше и поглощать больше CO₂ из атмосферы», — говорит Бан. «К удивлению, это может быть не так, как показывает наше недавнее исследование».

Геотермальные разломы в Исландии предоставили идеальные условия для изучения долгосрочных эффектов климатического потепления на экосистемы крайнего севера. Команда использовала геотермально активный участок в рамках международного проекта, чтобы изучить влияние потепления и снабжения азотом на углеродный цикл.

«Исследовательские площадки располагались на разном расстоянии от линии разлома и, соответственно, прогревались в большей или меньшей степени, — объясняет Бан. — Удобряя часть участков азотом, мы смогли изучить совместное влияние потепления и снабжения азотом на углеродный цикл».

Потепление ускоряет углеродный цикл

Потепление привело к значительной потере углерода в почве. «На изучаемом участке в Исландии до 40% углерода было высвобождено в атмосферу в первые несколько лет после начала потепления, — говорит Бан. — В последующие годы микробная биомасса адаптировалась, и углеродный баланс почвы снова стабилизировался».

Чтобы проследить путь углерода из атмосферы через растения и почву обратно в атмосферу, исследователи добавили в эксперимент стабильный изотоп углерода ¹³C. «С помощью изотопа мы смогли отследить перемещение углерода через экосистему, — поясняет эколог. — Мы наблюдали, что с усилением потепления углерод, поглощённый растениями, сильнее передавался микробам и быстрее высвобождался из почвы.

Из экспериментов с удобрением также можно сделать вывод, что при потеплении продуктивность растений становилась всё более ограниченной по азоту. В результате фотосинтетическое поглощение CO₂ экосистемой снижалось. Поскольку потепление также ускоряло высвобождение углерода из почвы, способность экосистемы накапливать углерод постепенно уменьшалась».