Обнаружен парниковый "петлевой эффект" в пресноводных озерах
Новое исследование химических реакций при разложении органического вещества в пресноводных озерах показало, что остатки деревьев подавляют производство метана, в то время как остатки растений из тростниковых зарослей, наоборот, способствуют выбросу этого вредного парникового газа.
Поскольку растительность в водоемах и вокруг них продолжает меняться — лесной покров сокращается, а глобальное потепление способствует разрастанию водно-болотных растений — многочисленные озера Северного полушария, уже являющиеся крупным источником метана, могут почти удвоить свои выбросы в следующие пятьдесят лет.
Исследователи заявляют, что результаты указывают на обнаружение еще одной "петли обратной связи", при которой нарушение окружающей среды и изменение климата вызывают выброс все большего количества парниковых газов, что дополнительно нагревает планету. Это аналогично опасениям по поводу метана, выделяемого быстро тающей арктической вечной мерзлотой.
"Метан — это парниковый газ, как минимум в двадцать пять раз более мощный, чем углекислый газ. Пресноводные экосистемы уже вносят до 16% в естественные выбросы метана на Земле, по сравнению с всего 1% от всех мировых океанов", — сказал старший автор исследования доктор Эндрю Таненцап из отдела наук о растениях Кембриджского университета.
"Мы полагаем, что обнаружили новый механизм, который может привести к увеличению производства парниковых газов пресноводными озерами. Потепление климата, способствующее росту водных растений, потенциально может запустить разрушительную петлю обратной связи в природных экосистемах".
Исследователи отмечают, что текущие выбросы метана только от пресноводных экосистем компенсируют около четверти всего углерода, поглощаемого наземными растениями и почвой — естественным "поглотителем углерода", который удаляет и хранит CO₂ из атмосферы.
До 77% выбросов метана из отдельного озера являются результатом разложения органического вещества, поступающего в основном от растений, растущих в воде или рядом с ней. Это вещество погребается в донных отложениях у берегов озер, где потребляется сообществами микробов. Метан генерируется как побочный продукт и затем поднимается пузырьками на поверхность.
Группа Таненцапа в сотрудничестве с коллегами из Канады и Германии обнаружила, что уровень производства метана в озерах сильно варьируется в зависимости от типа растений, чье органическое вещество попадает в озерные отложения. Исследование, финансируемое Советом по исследованиям окружающей среды Великобритании, опубликовано в журнале Nature Communications.
Для проверки влияния органического вещества на выбросы метана ученые взяли озерные отложения и добавили три распространенных типа растительных остатков: лиственные деревья, ежегодно сбрасывающие листву; хвойные деревья (сосны); и рогоз (часто известный в Великобритании как 'камыш') — обычное водное растение, растущее на мелководье пресноводных озер.
Эти образцы инкубировали в лаборатории в течение 150 дней, замеряя произведенный метан. Выяснилось, что осадок с рогозом произвел более чем в 400 раз больше метана, чем осадок с хвойными, и почти в 2800 раз больше, чем с лиственными.
В отличие от остатков рогоза, химический состав органического вещества деревьев, по-видимому, удерживает большое количество углерода в озерных отложениях — углерода, который в противном случае соединился бы с водородом и выделился бы в атмосферу в виде метана.
Для подтверждения выводов исследователи также "подселили" в три образца микробы, производящие метан, чтобы оценить химическую реакцию. В то время как осадок лесного происхождения остался неизменным, образец с органическим веществом рогоза удвоил производство метана.
"Органическое вещество, попадающее в озера с лесных деревьев, действует как защелка, подавляющая производство метана в озерных отложениях. Эти леса издавна окружают миллионы озер в Северном полушарии, но сейчас находятся под угрозой", — сказал доктор Эрик Эмилсон, первый автор исследования.
"В то же время меняющийся климат создает благоприятные условия для роста и распространения водных растений, таких как рогоз, а органическое вещество этих растений способствует выделению еще большего количества метана из пресноводных экосистем глобального севера".
Используя модели распределения видов для Бореального щита — области, охватывающей центральную и восточную Канаду и содержащей "больше лесов и озер, чем где-либо еще на Земле", — исследователи подсчитали, что количество озер, заселенных только обычным рогозом (Typha latifolia), может удвоиться в следующие пятьдесят лет. Это приведет к увеличению текущих уровней выбросов метана из озер как минимум на 73% только в этой части мира.
Таненцап добавил: "Точный прогноз выбросов метана жизненно важен для научных расчетов, используемых для понимания темпов изменения климата и последствий более теплого мира. Наше понимание колебаний в производстве метана растениями и пресноводными озерами все еще ограничено".