Углерод в недрах: ученые выяснили, что потепление не всегда ведёт к росту выбросов

Учёные всё чаще говорят о том, что процессы, происходящие в почве, имеют прямое влияние на климат. Но новые данные показывают: одно только повышение температуры не способно вызвать рост выбросов углекислого газа. Для этого требуется ещё и наличие ресурсов, которыми питаются почвенные микроорганизмы, — углерода, азота и фосфора.

Исследование, проведённое на юго-востоке США, подтвердило: микробы в почве действительно выделяют углекислый газ, но их активность зависит не только от тепла. Важно, чтобы у них была "пища" в доступной форме. Без неё метаболизм остаётся ограниченным.

Почва как источник углерода

Почва — это сложная экосистема, где органические вещества постоянно перерабатываются. Растительные остатки, живые и мёртвые микроорганизмы, остатки культурных растений — всё это участвует в круговороте углерода. Именно здесь хранится гигантский углеродный резервуар, который может как удерживать, так и выбрасывать CO₂.

Микробы в почве ведут себя похоже на людей: они используют часть полученного углерода для роста и развития, часть — для получения энергии, а остальное выводят из организма как продукт жизнедеятельности.

"Когда становится теплее, у растений усиливается фотосинтез, появляется больше "пищи" для метаболизма микробов, а сами микробы становятся более активными", — сказала доцент Университета штата Северная Каролина Дебджани Сихи.

Эксперимент: тепло и бедная почва

Работа велась на старом хлопковом поле, позднее превращённом в лесной участок недалеко от Афин (штат Джорджия). Хлопок считается культурой, сильно истощающей почву, поэтому содержание питательных веществ там минимально.

Учёные взяли образцы и в лаборатории нагрели их на 2,5 °C. Результат оказался неожиданным: одного тепла оказалось мало. Без дополнительных источников углерода и азота активность микробов не возросла.

"Если у вас нет углерода и питательных веществ в легкодоступной форме, которые необходимы почвенным микроорганизмам для роста и развития, то само по себе потепление не увеличит потери углерода", — пояснила Сихи.

А что если…

А что если истощённые почвы начнут активно удобрять и насыщать углеродом? Тогда в условиях глобального потепления они могут превратиться в крупные источники выбросов, усилив парниковый эффект. В этом случае аграрные практики будут иметь не только экономическое, но и климатическое значение.

FAQ

Как выбрать участок для исследований почвы?

Обычно выбирают площадки с длительным мониторингом, разными климатическими условиями и историей землепользования.

Сколько стоит долгосрочный эксперимент по прогреву почвы?

Такие проекты требуют миллионов долларов, так как включают оборудование, полевые станции и лабораторные анализы.

Что лучше для сохранения углерода — удобрение или естественное восстановление?

Естественное восстановление лесов и лугов даёт более устойчивый эффект, но удобрение позволяет быстрее насытить почву.

Мифы и правда

• Миф: Любое потепление автоматически усиливает выбросы почвы.
  Правда: необходимо наличие углерода и питательных веществ.
• Миф: Почва всегда выделяет углерод.
  Правда: она также способна его накапливать.
• Миф: Все регионы реагируют одинаково.
  Правда: эффект зависит от климата и плодородия.

3 интересных факта

• На юго-востоке США действует один из старейших в мире объектов по длительному прогреву почвы.
• Хлопковые поля считаются самыми истощающими культуру земли.
• Микроорганизмы тратят часть энергии на ферменты, расщепляющие сложные вещества в почве.

Исторический контекст

1. В XX веке внимание учёных было сосредоточено на холодных регионах.
2. В последние десятилетия стали появляться проекты в тропиках и субтропиках.
3. Сегодня именно разнообразие региональных данных помогает строить глобальные климатические модели.

Уточнения

По́чва — природный объект, формирующийся в результате преобразования поверхностных слоёв суши при совместном воздействии факторов почвообразования. Почва состоит из почвенных горизонтов, образующих почвенный профиль, характеризуется плодородием.

Углеро́д (химический символ — C, от лат. Сarboneum) — химический элемент четырнадцатой группы второго периода (по устаревшей классификации — главной подгруппы четвёртой группы, IVA) периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 6.