Потепление истощает запасы азота в арктических почвах, необратимо увеличивая выбросы CO₂

Исследование под руководством CREAF и Автономного университета Барселоны (UAB) показывает, что потеря азота из почв Арктики не только лишает растения жизненно важного питательного вещества, но также пропорционально и необратимо способствует увеличению выбросов CO₂. Работа проводилась в субарктических лугах Исландии, где естественные геотермальные градиенты имитируют эффекты потепления почвы для самых холодных экосистем планеты.

Половина мирового запаса углерода хранится в мерзлых почвах Арктики и Субарктики. Ученым было известно, что из-за роста температур микроорганизмы в этих экосистемах становятся активнее, потребляя больше углерода и выделяя его в атмосферу в виде CO₂. Однако новое исследование, опубликованное в журнале Global Change Biology, выявило, что потепление также истощает запасы азота в почвах. Азот — ключевой питательный элемент для растений. Без него они растут хуже, поглощают меньше CO₂ и не могут компенсировать выбросы углерода из почвы, что приводит к непредвиденному и необратимому росту общего баланса парниковых газов. Согласно данным исследования, на каждый градус Цельсия потепления теряется от 1,7% до 2,6% почвенного азота, что приводит к пропорциональной потере углерода (в форме CO₂) в атмосферу.

«Мы уже знали, что изменение климата заставляет арктические почвы выделять больше CO₂, но думали, что хотя бы часть выбросов будет скомпенсирована ростом растений, который немного увеличивается при потеплении, — говорит ведущий исследователь Сара Мараньон. — Но наше исследование показывает, что это не так. Азот теряется, а плодородие почвы снижается, что не позволяет арктическим экосистемам компенсировать микробные выбросы CO₂». Потепление нарушает синхронность процессов: микроорганизмы становятся активными зимой, когда растения еще неактивны, и высвобождаемый азот не потребляется. Часть его может фильтроваться в грунтовые воды или выделяться в виде закиси азота (N₂O) — парникового газа, чей потенциал глобального потепления почти в 300 раз выше, чем у CO₂.

Исследование проводилось в субарктических лугах на юго-западе Исландии, где естественные геотермальные градиенты, возникшие после землетрясения 2008 года, нагревают почву на 0,5–40°C выше фоновой температуры, не меняя другие факторы. Это делает локацию идеальной природной лабораторией. Для отслеживания пути азота команда использовала меченые аминокислоты с тяжелым изотопом азота-15. Летом этого года запланирована новая экспедиция для продолжения исследований в рамках проекта SOCRATES.