Российские ученые из Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН на протяжении четверти века проводили эксперимент, позволяющий оценить чувствительность почвенного «дыхания» — выделения углекислого газа в атмосферу почвенной микробиотой и растениями — к температуре и влажности. Оказалось, что из-за учащения засух почвы будут выделять меньше углекислого газа, так как они очень чувствительны к влажности. Исследование, выполненное при финансовой поддержке гранта Российского научного фонда, опубликовано в журнале Forests.
Между почвой и атмосферой происходит газообмен, называемый почвенным дыханием. Микроорганизмы, которые обитают в почве, а также корни растений в процессе дыхания выделяют углекислый газ, который насыщает атмосферу. При этом, по оценкам ученых, таким образом в атмосферу попадает на порядок больше углекислого газа, чем при промышленных выбросах. Как известно, углекислый газ относится к числу парниковых и вносит вклад в глобальное потепление. За последние 150–170 лет средняя температура на Земле повысилась на 1,2 °C. Ожидается, что к концу XXI века это значение возрастет еще на 2 °C. Это ведет к ряду потенциально опасных последствий, связанных, например, с таянием ледников и повышением уровня океанов.
Российские ученые проводили полевой эксперимент по изучению почвенного дыхания в период с декабря 1997 года по ноябрь 2021 года — на протяжении почти четверти века. Они исследовали широколиственные и смешанные леса на юге Подмосковья. Еженедельно ученые определяли количество углекислого газа, выделяемого почвенной микробиотой и корнями растений. Для этого на почву помещали герметичные камеры, в которых скапливался углекислый газ. Из них отбирали пробы воздуха и в лабораторных условиях определяли концентрацию углекислого газа в них, чтобы затем рассчитать интенсивность почвенного дыхания. Ученые также учитывали температуру и влажность воздуха и верхнего слоя почвы, частоту и обилие осадков. Это было нужно для того, чтобы определить температурную чувствительность почвы. Оказалось, что этот показатель в значительной степени зависит от влажности почвы в период вегетации растений. В это время для них характерны наибольший рост и развитие.
На основе этих результатов можно сделать вывод о том, что в условиях засух, которые учащаются из-за глобального потепления, интенсивность почвенного дыхания снижается. Это значит, что из почвы в атмосферу поступает меньше углекислого газа. Что интересно, микробиота супесчаных почв, которые хуже удерживают воду, в условиях засухи менее чувствительна к повышению температуры по сравнению с микроорганизмами, населяющими суглинистые почвы. Следовательно, обитатели супесчаных почв способны более экономно тратить органический углерод, в то время как в суглинистых почвах даже в засушливое время было достаточно воды и питательных веществ. Следовательно, в случае суглинистых почв зависимость температурной чувствительности от увлажнения менее выражена.
«Таким образом, мы показали, что именно влагообеспеченность почв в вегетационный период является основным фактором, контролирующим зависимость почвенного дыхания от температуры в лесных экосистемах. При современной тенденции усиления засушливости климата во многих регионах России и мира можно прогнозировать, что снизится поток углекислого газа из почв в атмосферу и, следовательно, сток углерода в бореальные (то есть северные) и умеренные лесные экосистемы увеличится», — заключила Ирина Курганова, руководитель проекта, доктор биологических наук, главный научный сотрудник лаборатории почвенных циклов азота и углерода Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
