Почвы лесов выделяют больше углекислого газа, чем ожидалось, в сезон дождей

Согласно исследованию учёных из Университета штата Пенсильвания, современные модели углеродного цикла могут недооценивать количество углекислого газа, выделяемого из почвы в сезон дождей в лесах умеренного пояса, подобных тем, что расположены на северо-востоке США.

Корни деревьев и микробы используют кислород для преобразования органического углерода в почве в углекислый газ (CO₂) для получения энергии в процессе аэробного дыхания. Этот выброс CO₂ из почв в атмосферу представляет собой крупнейший поток углерода из наземных экосистем, что делает его ключевым компонентом глобального углеродного бюджета. Хотя аэробное дыхание является доминирующим процессом, исследователи обнаружили, что во влажных условиях анаэробное дыхание — то есть дыхание без кислорода — также вносит значительный вклад в этот поток.

Учёные изучили почвенное дыхание в водосборных бассейнах, сложенных сланцами и песчаником, в рамках проекта «Обсерватория критической зоны Сассеханна Шейл Хиллс». Они измеряли уровни CO₂ и кислорода в почве на глубинах около 20 и 40 см, а также непосредственно над слоем коренных пород. Для интерпретации процессов использовался кажущийся дыхательный коэффициент (ARQ), который объединяет концентрации углекислого газа и кислорода в одно значение. Отклонение ARQ от единицы указывает на процессы, отличные от аэробного дыхания.

Команда обнаружила, что ARQ иногда сигнализирует о значительном анаэробном дыхании микробов. В такие периоды микробы переключаются с использования кислорода на окисленные металлы, такие как железо и марганец. Исследование, опубликованное в Soil Science Society of America Journal, впервые с помощью ARQ выявило сезонную картину анаэробного дыхания в лесах умеренного пояса. Расчёты показали, что за счёт этого процесса из почвы ежегодно высвобождается около 36 граммов CO₂ на квадратный метр, что составляет около 10% от всего микробного дыхания на исследуемых участках.

«Ожидается, что на северо-востоке США количество осадков увеличится из-за изменения климата, — отмечает ведущий автор исследования Кейтлин Ходжес. — Мы предполагаем, что это анаэробное дыхание станет более доминирующим процессом в этих лесных системах, и наши модели углеродного цикла в почвах пока этого не учитывают».