«В слое вечной мерзлоты арктической почвы много замороженного углерода. Если все это растает, преобладает мнение, что углерод из почвы может попасть в атмосферу и потенциально ускорить глобальное потепление», — сказал Стурчио.Климатические модели прогнозируют на 25-50 процентов больше осадков в Арктическом регионе к концу века, в основном в виде осеннего и зимнего снега.
Однако лишний снег также может означать дополнительную влажность в более теплые сезоны, такие как весна и лето.В 2012 году Стурчио и его коллеги из нескольких университетов провели исследование, чтобы определить, влияют ли осадки, в основном снегонакопление, на производство метана и углекислого газа в почвах Арктики.В частности, они изучили долгосрочное влияние прогнозируемых изменений снегонакопления на выбросы метана из влажной кислой тундры, которая покрывает более 25 процентов арктической зоны Аляски.
Снежный забор экспериментВо время полевых исследований ученые использовали существующее снежное ограждение, которое стояло на месте в течение 18 лет, чтобы изучить, что изменения в среднем накоплении снега могут означать для района озера Тоолик. Исследователи предположили, что усиленное накопление снега приведет к более влажным и теплым почвам, большей глубине оттаивания и увеличению количества кустарников и высоких травянистых растений, называемых осоками.
Они также предсказали, что эти почвенные условия приведут к увеличению выбросов метана.
Типичная зимняя глубина снегопада в этом районе составляет около одного фута. Снежный забор высотой примерно 9 футов и длиной 200 футов был построен перпендикулярно направлению ветра, чтобы за забором образовывались сугробы.
Это позволило исследователям имитировать различные накопления снега в регионе, от ниже нормального до среднего и до гораздо более высоких уровней зимних осадков.Летом 2012 года исследователи создали четыре исследовательских участка и каждые две недели брали пробы почвы и газа в течение вегетационного периода с конца мая по август. Они контролировали температуру почвы и состав газов на глубинах 10, 20, 35 и 50 сантиметров; влажность воды; насыщение кислородом; количества и соотношения изотопов углерода метана и диоксида углерода; и толщина незамерзшего грунта, известная как глубина оттаивания. Они также охарактеризовали виды растений в пик сезона.
Снежный покров означает более длительный вегетационный период для растенийИзучив данные, исследователи обнаружили, что в районах с повышенным количеством зимних осадков земля не замерзает так глубоко, потому что снег действует как одеяло, сохраняя землю теплее, чем обычно.Их результаты показали, что более высокое скопление снега привело к повышению температуры почвы и более глубокому оттаиванию вечной мерзлоты, что, в свою очередь, привело к усилению микробной активности, увеличению глубины таяния и увеличению содержания воды в почве, что привело к увеличению производства метана и т. Д. рост растений.
Однако в районах с пониженным накоплением снега почва действовала как сток метана из-за повышенной активности метанокисляющих бактерий.
Результаты исследования показывают, что колебания количества метана в первую очередь связаны с изменениями количества и типа присутствующей растительности, а также температуры и влажности почвы, а не количества углерода в почве.Когда сошел снег, ученые отметили более длительный период вегетации растений и кустарников. В районах с большим количеством снега почва также разрушилась, когда лед, который занимал поровое пространство почвы, растаял, вызвав углубления в земле.
«Это повлияло не только на количество производимого метана, оно изменило ландшафт и типы растений, которые там росли. Мы начали видеть древесные растения — карликовые деревья, такие как береза и другие кустарники, — вместо просто мха, лишайников и травы. Это то, что вы можете предсказать, произойдет в условиях изменения климата », — пояснил Стурчио.Необходима дополнительная работа, чтобы лучше понять взаимодействия между почвенными и растительными процессами, которые влияют на выброс метана, и определить, будет ли арктическая тундра выступать в качестве значительного источника метана или поглотителя метана в будущем.
«Можно с уверенностью сказать, что в Арктике многое меняется. Но в зависимости от того, куда вы идете, последствия изменения климата несколько различаются», — сказал Стурчио.Группа исследователей недавно опубликовала свои выводы в журнале Global Change Biology.Соавторы работы: ведущий автор статьи Елена Блан-Бетес и главный исследователь проекта Мигель Гонсалес-Мелер из Университета Иллинойса в Чикаго; Джеффри Велкер из Университета Аляски; и Джеффри Чантон из Университета штата Флорида.
Эта работа частично финансировалась Министерством энергетики, Программой изучения наземных экосистем и Национальным научным фондом.