В арктической вечной мерзлоте замораживается вдвое больше углерода, чем существует сегодня в атмосфере, и то, что происходит с ней при оттаивании — выброс парниковых газов, способствующих изменению климата, — это ключевой вопрос, — сказал профессор Тед Шур, возглавляющий группу Permafrost Carbon. Сеть и лаборатория динамики экосистемы отделения биологии УФН.Шур, научный сотрудник Сьюзан Натали и их команда сообщают о результатах трехлетнего исследования в журнале Ecology, опубликованном на этой неделе в Интернете.
«Растениям нравится, когда они теплее, поэтому их рост увеличивается, и если вы просто посмотрите на тундру летом и посмотрите на баланс между тем, что делают растения, и тем, что делает почва, растения фактически компенсируют все, что происходит в почве. Они растут быстрее, становятся больше и забирают углерод из воздуха », — сказал Шур. «С точки зрения изменения климата, это хорошо, тундровая растительность компенсирует любой углерод, который вы теряете из почвы».
Загвоздка? Короткое лето в Арктике не компенсирует долгую зиму.Исследователи интересуются вечной мерзлотой полярных регионов, потому что эти почвы — вечно мерзлые на больших глубинах в течение десятков тысяч лет — уязвимы для глобального потепления.«Мы продолжали измерять выбросы зимой, и происходит то, что растения выключаются, они бездействуют, но микробы продолжают поедать почву, и оказывается, что они выделяют достаточно углерода в течение зимы, чтобы компенсировать все, что растения получили летом и, возможно, даже больше », — сказал Шур.
Поскольку эксперимент продолжается в следующем трехлетнем цикле, Шур сказал, что он ищет точку, в которой растения достигнут предела роста и перестанут поглощать больше углерода, в то время как тающая вечная мерзлота продолжит выделять углерод.По оценкам ученых, от 20 до 90 процентов пула органического углерода в вечной мерзлоте могут разлагаться микробами, превращая их в парниковые газы, которые нагревают атмосферу.
Более теплая атмосфера вызывает дополнительное оттаивание, создавая цикл, который становится все теплее и теплее.Для исследования группа исследователей построила снежные заграждения, чтобы зимой создавать сугробы, чтобы согреть почву в тундре Аляски.«Это будет интересно для жителей Флориды, но если вы поймаете целую кучу снега в гигантскую кучу, это на самом деле сохранит в тундре теплее, чем было бы», — сказал Шур. «Это похоже на гигантское одеяло, изолирующее тундровые почвы от холодного воздуха».Однако дополнительный снег вызовет искусственно позднюю весну, и исследовательской группе необходимо было измерить типичное весеннее потепление.
«Итак, мы отправимся на Аляску и сгребем все эти сугробы снега в апреле», — сказал Шур. «Жители Аляски думают, что это безумие».По словам Шуура, одним из успехов эксперимента было обнаружение способа моделирования выбросов углерода из вечной мерзлоты в окружающую среду на круглогодичной основе. В предыдущих исследованиях использовались миниатюрные теплицы в летние месяцы, но создание условий потепления зимой было более сложной задачей.
«Мы хотели согреть тундру и вызвать отступление вечной мерзлоты. Это первый эксперимент по выявлению этого эффекта в полевых условиях, поэтому первое, что мы показываем, — это то, что мы можем смоделировать то, что произойдет в мире будущего, когда вечная мерзлота деградирует », — сказал Шур.По словам Шуура, лабораторные эксперименты также остаются жизненно важными.
В недавнем исследовании Nature Climate Change, в котором участвовал Шуур, были изучены образцы вечной мерзлоты за 12 лет, что является необычно долгим сроком для таких исследований. Исследование показало, что содержание воды в образцах — независимо от того, осушены ли почвы или оставались заболоченными — оказало большое влияние на то, сколько углерода выделяется из почвы, при этом хорошо дренированные почвы выделяют больше углерода.
А в недавнем отчете в Global Change Biology Шуур и постдокторский исследователь Кристина Шадель синтезировали данные с участков за Полярным кругом в рамках углеродной сети вечной мерзлоты, созданной в UF by Schuur при помощи гранта Национального научного фонда. Это исследование показало, что соотношение углерода и азота в вечномерзлых почвах помогает определить, сколько углерода выделяется почвой при оттаивании.
Соотношение может быть полезным инструментом при моделировании экосистемы, потому что соотношение может быть измерено в любом образце почвы.Исследования подтверждают, что при таянии вечной мерзлоты выделяется значительное количество углерода, и подчеркивают, что существуют факторы, помимо температуры, которые влияют на выделение углерода, сказал Шуур.
