Культурные растения способствуют усилению сезонных изменений в цикле CO₂

Каждый год в Северном полушарии уровень атмосферного углекислого газа (CO₂) снижается летом, когда растения поглощают его, и снова повышается, когда они «выдыхают» и разлагаются после сезона роста. За последние 50 лет размах этих сезонных колебаний увеличился на величину до половины, и причины этого до конца не ясны. Теперь команда исследователей под руководством учёных из Бостонского университета показала, что сельскохозяйственное производство может отвечать за до четверти этого усиления сезонного углеродного цикла, причём ведущую роль играет кукуруза.

«В Северном полушарии существует сильный сезонный цикл растительности, — говорит Марк Фридл, профессор кафедры наук о Земле и окружающей среде Бостонского университета и старший автор статьи об исследовании, опубликованной сегодня в журнале Nature. — Что-то меняется в этом цикле; экосистемы становятся более продуктивными, поглощая больше атмосферного углерода летом и выделяя больше в период покоя».

Большая часть этих ежегодных изменений объясняется последствиями повышения температур из-за изменения климата, включая более длинные вегетационные сезоны, ускоренное поглощение углерода растительностью и «озеленение» высоких широт. «Но это не вся история, — говорит Джош Грей, научный сотрудник Бостонского университета и ведущий автор статьи. — Мы включили в неё человека и сельскохозяйственные угодья».

Учёные собрали глобальную статистику производства четырёх основных культур — кукурузы, пшеницы, риса и сои, — на которые приходится около 64% всех потребляемых в мире калорий. Они обнаружили, что производство этих культур в Северном полушарии (выше тропиков) более чем удвоилось с 1961 года, что эквивалентно примерно миллиарду метрических тонн углерода, ежегодно захватываемого и выделяемого.

Эти сельхозугодья — «экосистемы на стероидах», отмечает Грей. Они занимают около 6% площади, покрытой растительностью, в Северном полушарии, но отвечают за до четверти общего увеличения сезонного обмена атмосферного CO₂, а возможно, и больше.

Это усиление сезонной изменчивости не оказывает огромного влияния на глобальный наземный поглотитель углерода, поскольку практически весь углерод в собранном урожае высвобождается каждый год. Однако понимание влияния сельскохозяйственного производства, по словам исследователей, поможет улучшить модели глобального климата, особенно при оценке того, насколько хорошо естественные экосистемы будут смягчать рост уровня CO₂ в будущем.

«Это замечательная история того, что мы сделали в сельском хозяйстве в целом, — говорит Фридл. — И в частности, с кукурузой, урожайность которой просто взорвалась. Только кукуруза отвечает за две трети вклада сельхозкультур в усиление сезонного обмена углеродом, и почти 90% этой кукурузы производится на Среднем Западе США и в Китае».