Земля стала дышать сильнее

Почва -- удивительно сложная система, населенная множеством организмов. Эти организмы, как и любые живые существа, дышат: вдыхают кислород и выдыхают углекислый газ. Ученые считают, что почвенное дыхание состоит из двух компонентов -- дыхания корней и связанной ними микрофлоры и дыхания почвенных микроорганизмов. Таких в почве огромное количество. Например, в лесной зоне биомасса почвенных беспозвоночных в сотни раз превышает массу позвоночных животных.

Ученые из Мэрилендского университета в Колледж-Парке (США) доктор Бен Бонд-Лэмберти (Ben Bond-Lamberty) и доктор Эллисон Томсон (Allison Thomson) изучали, как глобальное потепление влияет на дыхание почвы. Они пришли к выводу, что количество углекислого газа, которое почва «выдыхает», на протяжении последних 20 лет увеличивается ежегодно на 100 млн т. Скорее всего, причина в глобальном потеплении климата. Во всяком случае, ученые увидели связь между этими процессами.

Откуда такой интерес к почве

Доктор Бонд-Лэмберти вместе со своим коллегой проанализировал 439 научных работ, опубликованных в период с 1989 по 2008 год. В этих работах ученые выбирали данные о величинах почвенного дыхания, особенностях микроклимата (значениях температуры и количества осадков). Эти данные описывали 1434 точки наблюдения, которые находились практически во всех типах наземных экосистем.

По словам авторов работы, дыхание почвы -- это мощный источник углекислого газа в атмосфере. Считается, что от 25 до 40% всей углекислоты, которая находится в атмосфере, попадает туда из почвы за счет почвенного дыхания. Поскольку углекислота -- один из самых мощных парниковых газов, естественно, что ее баланс, в том числе и поток из почвы в атмосферу, давно занимает умы ученых. При этом динамика почвенного дыхания, да и общие величины потока, по мнению доктора Бонда-Лэмберти, -- процесс плохо изученный.

Как модели, так и эксперименты по изучению влияния потепления климата на экосистемы -- все говорит о том, что почвенное дыхание должно в связи с глобальным потеплением меняться. Только вот что происходит с почвенной углекислотой в реальных условиях -- на этот вопрос ответить оказалось намного сложнее. Например, методы дистанционного зондирования, которые позволяют собирать данные на огромных территориях, оказались тут совершенно бессильны.

Тропики дышат активнее

Получается, что все заключения можно делать только на основе прямых измерений в природе. Работа доктора Бонда-Лэмберти как раз позволила это сделать. По подсчетам ученых, ежегодный поток диоксида углерода из почвы в атмосферу составляет 98 млрд т -- это на 20-30% больше, чем считалось раньше. «Почвы разных экосистем вносят в эту цифру разный вклад: бореальные -- 13%, умеренные -- 20%, а тропические -- 67%», -- говорят ученые.

Чем выше температура воздуха, тем интенсивнее дыхание

Начиная с 1989 года почва стала «выдыхать» больше углекислоты: ежегодный поток этого газа увеличился на 100 млн т. И опять у разных экосистем эта цифра разная: в бореальных экосистемах ежегодный поток углекислоты из почвы увеличился на 7% , в умеренных -- на 2%, а в тропических -- на 3%», -- пишут авторы работы.

Ученые считают, что почва стала «дышать» интенсивнее, вероятнее всего, в результате повышения средних значений температуры воздуха. Например, в Арктике увеличился слой сезонного таяния вечной мерзлоты. В результате в атмосферу стал поступать дополнительный поток углекислого газа. Это что касается северных экосистем. Но поток увеличился и в тропических и умеренных экосистемах. Возможная причина этого -- более интенсивный рост растений, в том числе и их корней, а возможно, и увеличение численности почвенных микроорганизмов. Впрочем, ученые говорят, что пока не готовы точно ответить на этот вопрос. Для ответа нужны дальнейшие исследования всех участников процесса почвенного дыхания.

Более подробно об исследованиях почвенного дыхания можно прочитать в последнем номере журнала Nature.