Новое понимание выбросов углерода из крупных углеродных стоков торфяных болот

Затопление — обычное состояние для торфяных болот. Стоячая вода создаёт среду, в которой процветают мхи, осоки и кустарники. С каждым годом новый толстый слой растительности погребает старый. Слои частично разложившегося органического вещества накапливаются в торф, который веками медленно собирает и хранит тонны углерода. Из-за огромного количества старого растительного материала эти затопленные торфяники влияют на гораздо более крупные углеродные и климатические системы.

Однако засухи для торфяных болот могут стать более частыми. В районе Великих озёр эффекты изменения водных условий могут усиливаться из-за изменения растительности.

Новое исследование Мичиганского технологического университета раскрывает, как уровень воды, осоки и кустарники взаимодействуют в меняющихся торфяных болотах и как это влияет на выбросы углерода. Результаты были опубликованы в журнале Plant Soil в январе, а фото исследования украсило обложку номера. Работа является частью продолжающегося исследования.

Исследователи в сотрудничестве со Службой охраны лесов США (USFS) изучили эти взаимодействия с помощью мезокосма — контролируемого эксперимента с кубическими метрами торфяного болота в ящиках, похожих на огромные садовые горшки. Мезокосм позволяет регулировать, что попадает в изолированные торфяные болота и выходит из них, что невозможно в природе.

Соавтор исследования Эван Кейн называет болота «природными швейцарскими банковскими счетами» для углерода. Возможность контролировать количество поступающей воды позволяет имитировать условия засухи и затопления. Изменение уровня воды, в свою очередь, влияет на растительность. Изучая два типа растений — осоки и кустарники — команда исследовала влияние изменений в растительных сообществах на выбросы углерода.

Конкретно, когда контролируемые торфяные болота высушивали, осоки вызывали значительные изменения. Осоки используют «клетки-шноркели» — особую ткань растений, называемую аэренхимой, — для транспортировки кислорода вниз к организмам в почве, которые помогают растениям поглощать питательные вещества. Больше кислорода означает большую потенциальную активность микробов и увеличение выбросов парниковых газов.

Однако со временем в сухих болотах с большей вероятностью будут преобладать кустарники. Кустарники эффективнее накапливают углерод, выделяют меньше диоксида углерода и метана и не используют «клетки-шноркели». Исходя из этого, продолжительная засуха может фактически привести к увеличению поглощения углерода в торфяных системах — это ключевой вопрос, который изучают коллеги из USFS.

Сообщества мхов, особенно сфагнума, изменились и сморщились в более сухих торфяных болотах, особенно в мезокосмах, где в основном росли осоки. В естественных условиях это привело бы к проседанию или опусканию болота. Причина проседания — скорее всего, микробы или структурные изменения — также может влиять на выбросы углерода.