Учёные исследуют скрытую динамику в торфе под мхами и кустарниками

Глобальное потепление вызывает масштабные изменения растительности торфяников в Европе и Западной Сибири, что влияет на состав почвы и способность экосистем удерживать углерод. Исследование под руководством EPFL изучило механизмы этих сложных процессов.

Торфяники — важные поглотители углерода, но они же могут стать «бомбой замедленного действия» для выбросов парниковых газов. Многие процессы в этих уникальных экосистемах ещё предстоит изучить.

Профессор-эмеритус EPFL Александр Баттлер и его коллеги опубликовали новое исследование в Global Change Biology. Цель — изучить взаимодействие надземных (климат, растительность) и подземных (микроорганизмы) факторов.

Торф образуется в прохладном влажном климате из-за медленного разложения растений в бедной кислородом почве. Ключевую роль играют сфагновые мхи (Sphagnum), которые создают кислую, «губчатую» почву. Однако из-за потепления на мхи всё чаще «наступают» вересковые кустарники.

Эксперименты и наблюдения

Учёные из Франции, Польши и Сибири в 2012–2014 гг. провели двухэтапное исследование на торфяниках с похожей растительностью, но разным климатом.

1. Эксперименты в Польше: На вырезанных блоках торфа меняли уровень воды и температуру. Наиболее адаптивным к сухим условиям оказался вересковый кустарник Andromeda polifolia (подбел многолистный).
2. Наблюдения в трёх регионах: Высокая распространённость Andromeda polifolia связана с серьёзными изменениями в биологии и геохимии почвы.

Механизм изменений

В отличие от сфагнума, Andromeda polifolia — сосудистое растение с большим количеством полифенолов в листьях. Эти антибактериальные соединения нарушают баланс микроорганизмов в торфе:

• Увеличивается содержание растворённого органического азота в почве.
• Активнее размножаются нематоды и грибы (в ущерб бактериям).
• Грибы поставляют органический азот к корням кустарника.

Почва теряет многие ферменты, разлагающие органику. Это замедляет разложение растений и увеличивает накопление торфа.

Вопрос для будущих исследований

Означает ли это, что распространение кустарников полезно для борьбы с потеплением, так как углерод лучше сохраняется в торфе? Однозначного ответа пока нет. На выводы могут повлиять концентрации азота и CO₂ в воздухе, а также точная роль грибов. Исследование объединило краткосрочные эксперименты и долгосрочные наблюдения, что дало важное представление о функционировании торфяников.