Неожиданные потери углерода в экосистемах тундры
В попытках свести никак не сводящийся баланс углерода (концентрация углекислого газа в атмосфере растет не так быстро, как следовало бы ожидать, исходя из количества сжигаемого ископаемого топлива) исследователи все чаще обращаются к тундровым экосистемам, как возможным местам связывания («стока») CO2, выбрасываемого промышленными предприятиями и образующегося естественным путем. Дело в том, что по крайней мере треть всех мировых запасов углерода в виде органического вещества почвы сосредоточена именно в тундре и лесотундре. Поскольку развитие растительности нередко ограничено нехваткой элементов минерального питания, прежде всего азота и фосфора, предполагается, что массовое применение удобрений, а также поступление в атмосферу оксидов азота (легко образующихся при сжигании низкокачественного угля), могут привести к более быстрому росту растительности и, соответственно, связыванию дополнительного количества CO2 в процессе фотосинтеза. Однако, результаты, полученные недавно Мишелем Мэком1 из университета Флориды (Гейнсвилл, Флорида, США) совместно с коллегами из других научных учреждений США, оказались несколько неожиданными. В течение 20 лет эти исследователи регулярно удобряли участки осоковой тундры на Аляске (в год вносили по 10 г азота и 5 г фосфора в расчете на 1 м2). Данное количество азота примерно в 5 раз превышает то, что необходимо для поддержания нормальной первичной продукции осоковой тундры и примерно равно тому, что потребляется в более теплых местах тундры, где развиваются кустарники. Через 20 лет эксперимента на удобряемых участках вместо осок появились кустарники – заросли карликовой березы. При этом, как и ожидалось, заметно возросло количество углерода в надземной биомассе растительности и в скопившейся на поверхности почве подстилке. Однако, полной неожиданностью для исследователей стало радикальное снижение количества углерода, содержащегося ранее в органическом веществе почвы. В среднем эти потери составили около 2 кг углерода под 1 м2. Уменьшение количества углерода в почве значительно выше того, которое оказалось связанным в тканях растений. Иными словами, не может быть речи о простом перераспределении углерода между почвой и произрастающей на этой почве растительностью. Очевидно, что добавление азота и фосфора стимулировало не только рост кустарников, но и активность бактерий, разлагающих давно захороненное в почве органическое вещество,. По-видимому, бактерии испытывали нехватку именно азота и фосфора, а не углерода, который находился в избытке (опять же относительно азота и фосфора). Возрастание активности бактерий, разлагающих органическое вещество и привело к потере углерода, который скорее всего попал в атмосферу в виде CO2. Таким образом, не следует предполагать, что дополнительный приток элементов минерального питания, приводя к увеличению первичной продукции (=реальному приросту биомассы растений), будет автоматически способствовать связыванию дополнительного количества углерода. Ни в коем случае нельзя сбрасывать со счета деятельность гетеротрофных бактерий, существующих за счет разложения органического вещества и выделяющих при этом CO2. Если деятельность этих бактерий по каким-то причинам активизируется, то конечный итог (т.е. поглощение или выделение углекислого газа) будет определяться соотношением интенсивности фотосинтеза растений и дыхания микроорганизмов.
А.М.Гиляров
Доктор биологических наук
Москва
1Mack M., Schuur E.A., Bret-Harte M.S., Shaver G.R., and Chapin F.S. Ecosystem carbon storage in arctic tundra reduced by long-term nutrient fertilization // Nature. 2004. V. 431. P. 440-443
|
