Почему реки важны для глобального цикла углерода

В новой обзорной статье профессор Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) Том Баттин обобщает современное понимание потоков углерода в мировых речных сетях. Он демонстрирует их центральную роль в глобальном углеродном цикле и выступает за создание глобальной системы наблюдений за реками.

До недавнего времени понимание глобального углеродного цикла в основном ограничивалось океанами и наземными экосистемами. Том Баттин, возглавляющий Лабораторию речных экосистем (RIVER) в EPFL, пролил новый свет на ключевую роль речных сетей в меняющемся мире. Эти выводы изложены в обзорной статье, заказанной и опубликованной в журнале Nature.

В статье авторы подчеркивают роль метаболизма глобальных речных экосистем. «Речные экосистемы имеют гораздо более сложный метаболизм, чем человеческий организм, — объясняет Баттин. — Они производят как кислород, так и CO₂ за счёт сочетания микробного дыхания и фотосинтеза растений». Их выводы указывают на чёткую связь между метаболизмом речных экосистем и глобальным углеродным циклом. Потоки воды в океаны переносят органический углерод из наземных экосистем; его метаболизм производит CO₂, который выбрасывается в атмосферу. Непереработанный остаточный органический углерод, а также CO₂, не попавший в атмосферу, поступают в океаны, влияя на биогеохимию прибрежных вод.

Авторы также обсуждают, как глобальные изменения — особенно изменение климата, урбанизация, изменение землепользования и регулирование стока, включая строительство плотин, — влияют на метаболизм речных экосистем и связанные с ним потоки парниковых газов. Например, реки, дренирующие сельскохозяйственные земли, получают огромное количество азота из удобрений. Повышенные концентрации азота в сочетании с ростом температур из-за глобального потепления могут вызывать эвтрофикацию, ведущую к цветению водорослей. При отмирании водоросли стимулируют выработку метана (CH₄) и закиси азота (N₂O) — парниковых газов, даже более мощных, чем CO₂.

В заключение авторы подчеркивают необходимость создания глобальной системы наблюдений за реками (RIOS) для лучшего количественного определения и прогнозирования их роли в углеродном цикле. RIOS будет интегрировать данные сетей датчиков в реках и спутниковые снимки с математическими моделями для расчёта потоков углерода в режиме, близком к реальному времени. «Таким образом, RIOS будет служить диагностическим инструментом, позволяющим нам "измерять пульс" речных экосистем и реагировать на антропогенные воздействия», — говорит Баттин.