Согласно недавнему исследованию, опубликованному в журнале Nature Geoscience, ученые обнаружили, что выбросы углекислого газа (CO 2) из почвы более чувствительны к потеплению климата в районах с обрушившейся вечной мерзлотой, чем в не обрушившихся районах.
Это исследование, основанное на полевых экспериментах по потеплению в сочетании с лабораторным инкубированием почв из крупномасштабных образцов, дает новое представление об обратной связи между углеродом вечной мерзлоты и климатом в контексте будущего потепления климата.
Более высокие температуры привели к быстрому таянию вечной мерзлоты в высоких широтах и высокогорных регионах вечной мерзлоты. Резкое таяние вечной мерзлоты, известное как термокарст, происходит примерно на 20% северного региона вечной мерзлоты, но этот регион хранит около половины всего подземного органического углерода. Этот тип оттаивания может изменить морфологию поверхности суши, вызывая резкие изменения биотических и абиотических свойств почвы, что может существенно изменить круговорот углерода в экосистеме.
Поскольку как термокарстовые, так и нетермокарстовые территории одновременно испытывают продолжающееся потепление, важным, но до сих пор упускаемым из виду вопросом является то, могут ли эффекты потепления на поток CO 2 в почве различаться между этими двумя разными формами рельефа.
Чтобы восполнить этот пробел в знаниях, совместная исследовательская группа под руководством профессора Ян Юаньхэ из Института ботаники Китайской академии наук исследовала, как образование термокарста влияет на реакцию потоков CO 2 в почве на потепление климата, используя несколько подходов.
В хорошо воспроизведенном эксперименте по потеплению, проведенном одновременно в термокарстовых и нетермокарстовых областях, исследователи обнаружили, что вызванное потеплением увеличение выделения CO 2 в почве было примерно в 5,5 раз выше в термокарстовых элементах, чем в соседних нетермокарстовых формах рельефа.
Затем они проанализировали более 30 потенциальных факторов воздействия потепления на выбросы CO2, используя физико-химический анализ почвы, твердотельный ядерный магнитный резонанс 13 C и метагеномное секвенирование. Они обнаружили, что более сильная реакция на потепление была главным образом связана с более низким качеством почвенного субстрата и более высоким содержанием микробных функциональных генов, связанных с разложением органического углерода в почвах, затронутых термокарстом.
Кроме того, инкубируя почвы из шести дополнительных участков, затронутых термокарстом, вдоль 550-километрового разреза вечной мерзлоты, команда обнаружила, что образование термокарста значительно увеличивает температурную чувствительность выделения CO 2, предоставляя дополнительные доказательства более сильной реакции почвенного CO 2 на потепление в термокарсте.
«В качестве предварительного исследования его глобального значения, экстраполируя реакцию потепления потока CO 2 в почве на все горные термокарстовые регионы в Северном полушарии, можно предположить, что выбросы почвенного углерода составят дополнительно 0,4 Пг углерода в год, что составляет около четверти прогнозируемых потерь углерода в вечной мерзлоте в почве к концу 21 века», — сказал профессор Ян, автор исследования.
Это исследование предоставляет несколько доказательств того, что потеря CO 2 в почве, вызванная потеплением, сильнее при формировании термокарста. Эти результаты могут помочь более точно спрогнозировать будущую траекторию обратной связи между углеродом вечной мерзлоты и климатом.
