Степи Евразии могут стать новым источником мощного парникового газа

Крупнейший в мире регион пастбищ и степей может превратиться в растущий источник закиси азота – парникового газа, чей потенциал глобального потепления почти в 300 раз превышает потенциал углекислого газа. Такие выводы следуют из нового исследования, посвященного влиянию изменения климата и смещения режимов осадков на природные экосистемы.

Команда ученых под руководством доктора Шупина Циня из Китайской академии наук изучила, как почвенные и климатические условия влияют на микробный процесс, в ходе которого соединения азота в почве преобразуются в газы, включая закись азота (N₂O). Их работа, опубликованная в журнале Environmental and Biogeochemical Processes, впервые картирует реакцию этого процесса на изменения окружающей среды на плато Лёссовое, Внутренняя Монголия и Сицзан (Тибетское нагорье) в евразийской степи.

«Понимание движущих сил этого процесса помогает нам предсказать, как степи будут реагировать на изменение климата и увеличение поступления азота, – отметил доктор Цинь. – Эти экосистемы играют решающую роль в глобальном азотном цикле, однако их выбросы до сих пор плохо изучены».

Исследователи собрали 150 образцов почвы с 30 нетронутых участков в северном и западном Китае. В лаборатории они измерили потенциал выделения закиси азота и молекулярного азота, а также смоделировали воздействие азотных осадков, добавляя в образцы небольшое количество нитратов. Результаты сравнивались между регионами с разными типами почв, уровнями осадков и температурами.

Результаты показали, что добавление азота значительно увеличило выбросы закиси азота почти во всех степных почвах – в среднем на 65%. Территории плато Внутренняя Монголия и Тибетского нагорья были определены как основные «горячие точки», где выбросы оказались примерно вдвое выше, чем в почвах с Лёссового плато.

В широком региональном масштабе общее количество азота в почве оказалось доминирующим фактором, контролирующим потенциальные выбросы. На более локальном уровне различия в скорости эмиссии объяснялись совокупным влиянием общего углерода, среднегодового количества осадков и общего азота. Исследование подчеркивает, как доступность питательных веществ и климатические условия могут усиливать выделение закиси азота.

«По мере роста количества осадков и азотных отложений в мире степные регионы, уже чувствительные к азоту, такие как Тибетское нагорье, могут столкнуться с непропорционально резким ростом выбросов парниковых газов, – заявил соавтор исследования доктор Сяодун Хэ. – Это подчеркивает острую необходимость в разработке целенаправленных стратегий смягчения последствий в уязвимых экосистемах».

Исследование также выявило, что уровень почвенного углерода и pH влияют на то, насколько эффективно микробы превращают опасную закись азота в безвредный газообразный азот. В районах с более высоким содержанием углерода или умеренной кислотностью почвы микробная активность способствовала более полному преобразованию, ограничивая выбросы в атмосферу.

Полученные данные имеют большую ценность для совершенствования моделей парниковых газов и разработки устойчивых методов управления пастбищами. Ученые считают, что для более точной оценки потоков закиси азота в будущих условиях климатические модели должны учитывать местные особенности климата и почв. «Наши результаты показывают, что степные почвы реагируют на азот и изменение климата неоднородно, – заключил доктор Цинь. – Признание этих региональных различий будет иметь решающее значение для разработки эффективных стратегий по сокращению выбросов».