Поглощение углерода тропическими лесами может зависеть от необычного союза

Способность тропических лесов поглощать углекислый газ из атмосферы может определяться уникальным симбиозом между определенной группой видов деревьев и бактериями, фиксирующими азот. Исследование Принстонского университета показывает, что роль тропических лесов в компенсации накопления углерода от сжигания ископаемого топлива зависит от биоразнообразия деревьев, особенно в лесах, восстанавливающихся после вырубки или сельскохозяйственного использования.

Тропические леса процветают благодаря естественному азотному удобрению, которое поставляют в почву деревья семейства бобовых. Ученые изучили вторичные леса в Панаме, которые ранее использовались для сельского хозяйства на протяжении 5–300 лет. Присутствие бобовых деревьев обеспечивало быстрый рост леса в первые 12 лет восстановления, создавая значительный сток углерода. Участки, бывшие пастбищами всего 12 лет назад, уже накопили до 40% углерода от его содержания в зрелых лесах. Более половины необходимого для этого азота поступило от бобовых. Эти молодые леса могли хранить 50 метрических тонн углерода на гектар, что эквивалентно примерно 185 тоннам CO₂.

Секрет бобовых — процесс фиксации азота, который они осуществляют в симбиозе с бактериями rhizobia, живущими в клубеньках на их корнях. Бактерии преобразуют атмосферный азот в доступную для растений форму в обмен на углеводы от дерева. Избыточный азот впоследствии создает азотный цикл, выгодный для соседних деревьев.

«Тропические леса — огромный поглотитель углерода. Если деревья могут расти, они запасают углерод, но без достаточного количества азота они его не поглощают», — отмечает соавтор работы Ларс Хедин. Бобовые, или азотфиксаторы, особенно важны для лесов, восстанавливающихся после деятельности человека. Однако деградация лесов ведет к потере биоразнообразия, что может затронуть и эти виды.

Исследование показало, что девять изученных видов бобовых вносили азот в разное время: одни были активны в самых молодых лесах, другие — в лесах среднего возраста, третьи — даже в 300-летних участках. При этом активность фиксации у отдельных деревьев снижалась по мере накопления азота в почве. «Разнообразие видов критически важно, потому что оно обеспечивает фиксацию азота на всех разных этапах восстановления леса», — поясняет первый автор Сара Баттерман.

Эти детали важны для улучшения климатических моделей, которые рассчитывают глобальный баланс CO₂ и должны учитывать стоки углерода, такие как тропические леса. Если поглощение углерода лесами зависит от обилия и разнообразия бобовых, модели должны это отражать.