Микробы в Арктике, возможно, выделяют больше газов, способствующих потеплению климата

Увеличение выбросов CO2 в регионе может привести к еще большему изменению климата

Температура в тундре Земли нагревается примерно в четыре раза быстрее, чем на остальной планете. Согласно новому исследованию, растущая температура в этой арктической экосистеме увеличивает выработку углекислого газа (CO2) подземными микробами. Если это правда, то это может привести к возникновению обратной связи, которая приведет к еще большему потеплению.

Тундру обычно покрывают небольшие кустарники, травы и лишайники. Почвы в этих холодных землях также, как правило, богаты органическим углеродом. Обычно тундра — “спящий биом”, — говорит Сибрин Маес. Она ученый-эколог, работающий в Университете Умео. Это в Швеции. Но потепление, скорее всего, разбудит этого спящего гиганта. И это может побудить почвенные микробы выделять больше CO2, мощного парникового газа.

До сих пор эту тенденцию было трудно подтвердить в естественных условиях. Команда Маеса решила посмотреть, смогут ли они это сделать.

Пояснение: CO2 и другие парниковые газы

В общей сложности около 70 ученых провели измерения в 28 тундровых районах по всему миру. В течение летнего вегетационного периода они устанавливали прозрачные пластиковые камеры с открытым верхом на участках земли. Диаметр каждой камеры составлял около метра (39 дюймов). Они пропускали свет и осадки, но защищали от ветра. Летом температура внутри камер была в среднем на 1,4 градуса по Цельсию (2,5 градуса по Фаренгейту) теплее, чем на открытых площадках поблизости.

Исследователи также измерили дыхание почвенных микробов — сколько CO2 они выбрасывают в воздух. Затем они сравнили эти данные с данными, полученными с близлежащих участков почвы. Некоторые данные были получены за один год. В других случаях команды собирали данные гораздо дольше — за 25 вегетационных периодов.

Это повышение температуры на 1,4 градуса по Цельсию значительно улучшило дыхание. Температура повысилась почти на треть на всех участках, где проводилась обработка. В целом, исследователи пришли к выводу, что эффект со временем оказался довольно устойчивым.

В мае они поделились своими результатами в журнале Nature.

Некоторые участки были более чувствительными

Новые данные показали значительную вариабельность между участками. Например, увеличение содержания CO₂ было наибольшим там, где в почвах было меньше всего азота. Почему? Когда почва прогревается, растения становятся более активными. Для роста растениям необходим азот, питательное вещество. Почвенные микробы, как правило, собирают для себя этот азот. И там, где эти микробы были по-настоящему активны в поисках и извлечении этого азота, они также выбрасывали в воздух больше CO2.

По словам Николаса Боускилла, эти новые данные являются лучшим доказательством того, что потепление повышает активность микроорганизмов и выделение CO2. Он работает микробиологом-экологом в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли. Это в Калифорнии. Предыдущие исследования, посвященные этому вопросу, были гораздо менее масштабными. Они также привели к некоторым противоречивым выводам (включая одно исследование, проведенное командой Боускилла в 2020 году).

По словам Боускилла, долгосрочный вопрос заключается в следующем: “Станут ли эти районы источниками [CO2]?” Или они будут продолжать накапливать углерод?

Давайте узнаем больше об Арктике

По оценкам НАСА, вечная мерзлота в Арктике содержит 1700 миллиардов метрических тонн углерода. Недавние исследования показывают, что к 2100 году в результате оттаивания тундровых участков может выделиться от 22 до 524 миллиардов метрических тонн накопленного углерода. Количество потерь будет зависеть от темпов потепления. 

Учитывая ожидаемое увеличение выбросов CO2 микробами и их потенциал для дальнейшего потепления климата Земли, “можно сказать, что это сценарий гибели”, — говорит Маес.

Но, добавляет она, результаты исследования не означают, что общий выброс углерода в тундре должен резко возрасти. В конце концов, другие процессы могут противодействовать этому. Например, растения могли бы активизировать свой фотосинтез. Попутно они поглощали бы и накапливали больше CO2. И в этих исследованиях не рассматривалось, что происходит за пределами арктического лета.

Сбор данных обо всем, что происходит в Арктике, может помочь улучшить прогнозы о том, как тундра реагирует на глобальное потепление. Эти данные также могут быть использованы для оценки того, как такое воздействие Арктики повлияет на остальной климат Земли.