Изменения в прибрежных водно-болотных угодьях могут влиять на способность улавливать углерод

Прибрежные водно-болотные угодья играют важную экологическую и экономическую роль: они служат барьером от штормов и наводнений, естественным фильтром для воды, поддерживают рыболовство и являются одним из крупнейших поглотителей углерода на планете.

Травы приливных болот — особенно эффективные поглотители углерода, так как хорошо улавливают осадок, а органическое вещество в бескислородных (анаэксичных) отложениях разлагается очень медленно. Скорость накопления углерода в прибрежных водно-болотных угодьях в 100 раз выше, чем в наземных лесах.

Бет Лоуренс, доцент кафедры природных ресурсов и окружающей среды, изучает, как повышение уровня моря и прибрежная застройка могут повлиять на стабильность накопленного углерода. Вместе с аспиранткой Мадлен Медоуз-МакДоннелл она проводит эксперимент, чтобы понять роль растений в регулировании почвенного углерода.

Изменения в прибрежных экосистемах меняют видовой состав растений, что может влиять на эффективность улавливания и хранения углерода:

• В зонах, подверженных повышению уровня моря, распространяются растения, устойчивые к частым затоплениям, например, местная трава Spartina alterniflora.
• В районах прибрежной застройки, где водно-болотные угодья отрезаны от океана дорогами или мостами, местные виды вытесняются инвазивными, такими как тростник Phragmites australis.

Растения напрямую влияют на захват углерода, изменяя активность почвенных микробов и уровень оксигенации почвы. Лаборатория Лоуренс обнаружила, что органическое вещество разлагается быстрее в почве с инвазивным Phragmites, чем с местным Spartina. Это указывает на разное влияние растений на условия, определяющие эффективность хранения углерода.

Одно из возможных объяснений — растения выделяют из корней сахара ("корневые экссудаты"), которые стимулируют микробов, ответственных за разложение. Более активные микробы быстрее потребляют органическое вещество почвы, снижая её эффективность как резервуара углерода. Водные растения также выделяют из корней кислород, что также может стимулировать микробную активность.

Лоуренс выдвигает гипотезу, что добавление легкоусвояемого почвенного углерода (как у Phragmites) и кислорода увеличит скорость минерализации (разложения) органического материала.

"Хотя повышенное выделение сахаров и кислорода корнями растений может стимулировать микробное разложение почвенного органического вещества и способствовать выбросу CO₂ в краткосрочной перспективе, побочные продукты метаболизма микробов могут помочь "запереть" почвенный углерод, который будет сохраняться в более длительных временных масштабах", — говорит Лоуренс.

Для измерения микробной активности в эксперименте используется новаторский метод с сахаром. Тростниковый и свекловичный сахар имеют разные изотопные сигнатуры. Исследователи добавляют сахара, имитируя корневую экссудацию, и измеряют изотопы углерода в газе, выделяемом микробами. Этот метод — недорогой и нетоксичный способ отслеживания углерода в микробных метаболитах. Также будут измеряться минерализация органического вещества и стабильность агрегатов — показатели того, насколько хорошо болота улавливают и хранят углерод.

Исследование определит, как разные растения влияют на время сохранения органического материала в почве прибрежных водно-болотных угодий. Эти знания помогут ученым лучше управлять этим критически важным природным ресурсом.