Реки США могут поглощать CO2 вопреки ожиданиям ученых

Десятилетиями в научном сообществе преобладало мнение, что реки выбрасывают в атмосферу больше углекислого газа, чем поглощают. Однако новый анализ всех речных сетей на континентальной части США, опубликованный в журнале Science, ставит под сомнение это утверждение. Исследование, охватившее ранее малоизученные реки в пустынях и засушливых районах, показало, что многие водные артерии на западе страны могут активно поглощать CO2 из атмосферы.

«Реки остаются одной из самых неопределенных частей глобального углеродного цикла, – объясняет ведущий автор исследования Тейлор Маавара, акватический биогеохимик из Института изучения экосистем Кэри. – Чтобы сбалансировать глобальный углеродный бюджет, крайне важно понять, откуда берется углерод в реках и куда он направляется».

Ключевым фактором неопределенности является метаболизм рек – баланс между поглощением углекислого газа в процессе фотосинтеза и его выделением при дыхании растений, животных и микробов. Исторически данные о метаболизме рек собирались преимущественно в лесистых районах с умеренным климатом, что создавало искаженную картину.

Команда ученых использовала данные Геологической службы США для определения скорости фотосинтеза и дыхания в сотнях точек по всей стране. Затем с помощью машинного обучения был создан алгоритм, который определил ключевые факторы, влияющие на эти процессы: доступность света, температура воды, наличие питательных веществ и органики, а также скорость течения. Это позволило модели оценить баланс углерода даже для тех участков рек, где прямые замеры не проводились.

«Эта работа продвинула наше понимание того, как функционируют реки, что позволит лучше управлять этими важными экосистемами», – отметил соавтор исследования Пит Рэймонд из Йельского университета. Предыдущие представления о роли рек в углеродном цикле формировались в основном на данных с северо-востока США. Там реки текут через густые леса, где недостаток света ограничивает фотосинтез, а обилие органики усиливает дыхание, превращая их в источники CO2.

Новое исследование показывает иную картину для засушливых и пустынных регионов на западе страны. В этих условиях, где солнечного света в избытке, а в воду попадает меньше органических веществ, реки могут становиться поглотителями углерода. Результаты показывают, что около 25% участков рек на западе США ежегодно поглощают больше углерода, чем выделяют, по сравнению с 11% на востоке.

«Наша работа предполагает, что реки, которые в предыдущих исследованиях считались аномалиями, могут быть более распространены, чем мы думали, особенно в малоизученных засушливых районах», – говорит Маавара. В целом американские реки по-прежнему выделяют больше углерода, чем поглощают, но новые данные свидетельствуют, что разница может быть значительно меньше, чем считалось ранее. Ученые предполагают, что эти тенденции могут быть характерны и для других регионов мира, поскольку 65% суши планеты – это засушливые или полузасушливые территории.

Любопытно, что изменение климата, по-видимому, усиливает способность западных рек США поглощать углерод, по крайней мере, на данный момент. Из-за повышения температур и снижения осадков течение рек замедляется, что позволяет солнечному свету проникать глубже и активизировать фотосинтез. Однако если реки полностью пересохнут, этот положительный эффект исчезнет, и они могут снова превратиться в источники CO2.

Хотя в расчетах углеродного бюджета рек остается много неопределенностей, данное исследование делает несколько шагов к заполнению пробелов в понимании углеродного цикла. Это, в свою очередь, поможет в разработке стратегий по управлению и сокращению концентрации углекислого газа в атмосфере.