Углеродная бомба: потепление усилит выбросы CO2 из почв жарких стран

Почвы нашей планеты выполняют роль гигантского резервуара углерода, удерживая его вдвое больше, чем вся атмосфера. Это означает, что процессы поглощения и высвобождения углерода почвами оказывают мощное регулирующее воздействие на концентрацию углекислого газа (CO2), одного из главных парниковых газов, в атмосфере. В условиях продолжающегося антропогенного изменения климата становится критически важным глубже понять, насколько чувствительны запасы почвенного углерода к таким факторам, как повышение температуры и изменения в гидрологическом цикле, поскольку это напрямую связано с эмиссией CO2 из почв.

Научные работы уже привлекли внимание к регионам вечной мерзлоты, где рост температур приводит к высвобождению углерода из ранее замороженных грунтов. Однако значительные объемы органического углерода сосредоточены также в почвах субтропических и тропических зон. До недавнего времени оставалось неясным, какой именно фактор в этих регионах является ключевым для изменения скорости круговорота углерода. Ведущий автор исследования, доктор Вера Мейер из MARUM, центра морских экологических наук при Бременском университете, поясняет, что микроорганизмы, ответственные за разложение органического вещества, обычно проявляют большую активность в теплых и влажных условиях. Поэтому содержание углерода в тропических почвах очень быстро реагирует на климатические сдвиги. Она добавляет, что некоторые исследования указывают на преобладающее влияние меняющихся гидроклиматических условий, в то время как другие отводят главную роль температуре.

Для более глубокого изучения этих масштабных процессов Мейер и ее коллеги применили довольно нетрадиционный метод. Вместо прямого анализа почв они исследовали возраст органического вещества сухопутного происхождения, которое выносилось рекой Нил из почв северо-восточной Африки в Средиземное море и оседало вблизи устья. Нил транспортирует материал с огромной водосборной территории, охватывающей субтропические и тропические регионы, в восточную часть Средиземноморья.

Образцы для исследования были получены из керна морских донных отложений, собранного у побережья, который хранит свидетельства геологических процессов за многие тысячи лет. Такие керны позволяют заглянуть далеко в прошлое Земли, во времена, когда климат существенно отличался от современного и претерпевал значительные изменения. Доктор Энно Шефус, также сотрудник MARUM, уточняет, что возраст органического материала, доставленного Нилом, зависит в основном от двух факторов: продолжительности его нахождения в почвах и времени, затраченного на транспортировку по реке. Он отмечает, что преимущество их подхода заключается в возможности исследования длительных временных интервалов, в данном случае – последних 18 000 лет, прошедших со времени последнего ледникового периода.

Полученные результаты удивили исследователей и выявили неожиданную картину: возраст углерода сухопутного происхождения незначительно изменялся при колебаниях уровня осадков и связанных с ними изменениях речного стока, однако сильно реагировал на изменения температуры. Кроме того, изменение возраста органики из-за повышения температуры после окончания последнего ледникового периода оказалось значительно большим, чем предполагалось. Это свидетельствует о том, что послеледниковое потепление резко ускорило разложение органического вещества микроорганизмами в почвах и вызвало гораздо более интенсивное выделение CO2 из (суб)тропических почв, чем предсказывали существующие модели углеродного цикла. Соавтор исследования, доктор Петер Кёлер из Института Альфреда Вегенера AWI Bremerhaven, констатирует, что тот факт, что модели так сильно недооценивают высвобождение углерода из почв, указывает на необходимость пересмотра чувствительности почвенного углерода в этих моделях.

Этот эффект не только способствовал увеличению концентрации CO2 в атмосфере в конце последнего ледникового периода, но и имеет далеко идущие последствия для будущего. Дальнейшее глобальное потепление приведет к ускорению круговорота углерода в почвах, что может дополнительно увеличить концентрацию CO2 в атмосфере через ранее недооцененный механизм обратной связи. Исследование было профинансировано в рамках кластера превосходства «Океанское дно – неизведанный интерфейс Земли» (Ocean Floor – Earth’s Uncharted Interface), базирующегося в MARUM при Бременском университете. Целью этих комплексных изысканий является расшифровка судьбы углерода из различных источников в морской среде.