Oczekuje się, że emisje dwutlenku węgla przez drobnoustroje glebowe przyspieszą w skali globalnej

Wysoki poziom dwutlenku węgla w atmosferze (CO₂) stężenie jest głównym czynnikiem powodującym globalne ocieplenie i szacuje się, że odpowiada za jedną piątą dwutlenku węgla w atmosferze₂ Pochodzi ze źródeł glebowych. Wynika to częściowo z aktywności mikroorganizmów, w tym bakterii, grzybów i innych mikroorganizmów, które rozkładają materię organiczną gleby przy użyciu tlenu, na przykład martwy materiał roślinny. Podczas tego procesu CO₂ Jest uwalniany do atmosfery. Naukowcy nazywają to niejednorodnym oddychaniem gleby.

Na podstawie niedawnego badania opublikowanego w czasopiśmie naukowym Komunikacja naturyZespół naukowców z ETH Zurich, Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Badań Leśnych, Śniegu i Krajobrazu WSL, Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Nauk i Technologii Wodnych Eawag oraz Uniwersytetu w Lozannie doszedł do ważnego wniosku. Ich badania wskazują, że emisje dwutlenku węgla₂ przez drobnoustroje glebowe w ziemskiej atmosferze ma nie tylko wzrosnąć, ale także przyspieszyć w skali globalnej do końca tego stulecia.

Korzystając z projekcji, odkrywają, że do roku 2100 tlenek węgla₂ Emisje z drobnoustrojów glebowych gwałtownie wzrosną, potencjalnie osiągając wzrost o około czterdzieści procent na całym świecie w porównaniu z obecnymi poziomami, w najgorszym scenariuszu klimatycznym. Stąd oczekiwany wzrost mikrobiologicznego CO₂ Emisje będą dalej przyczyniać się do globalnego ocieplenia, podkreślając pilną potrzebę dokładniejszych szacunków wskaźników oddychania heterogenicznego” – mówi Alun Nissan, główny autor badania i doktor habilitowany ETH w ETH Zurich Institute for Environmental Engineering.

Wilgotność gleby i temperatura są głównymi czynnikami

Wyniki te nie tylko potwierdzają wcześniejsze badania, ale także dostarczają dokładniejszego wglądu w mechanizmy i skalę heterogenicznego oddychania gleby w różnych strefach klimatycznych. W przeciwieństwie do innych modeli, które opierają się na wielu parametrach, nowy model matematyczny, opracowany przez Alona Nissana, upraszcza proces szacowania, wykorzystując tylko dwa krytyczne czynniki środowiskowe: wilgotność i temperaturę gleby.

Model stanowi znaczący postęp, ponieważ obejmuje wszystkie istotne biofizycznie poziomy, od drobnych pomiarów struktury gleby i dystrybucji wody w glebie po zbiorowiska roślinne, takie jak lasy, całe ekosystemy, regiony klimatyczne, a nawet skalę globalną. Peter Molnar, profesor w Instytucie Inżynierii Środowiska ETH, podkreśla znaczenie tego modelu teoretycznego jako uzupełnienia dużych modeli systemów Ziemi, mówiąc: zwiększa nasze zrozumienie, w jaki sposób heterogeniczne oddychanie w różnych regionach klimatycznych przyczynia się do globalnego ocieplenia”.

Firma Polar₂ Emisje prawdopodobnie wzrosną ponad dwukrotnie

Kluczowym odkryciem współpracy badawczej kierowanej przez Petera Molnara i Aluna Nissana jest wzrost mikrobiologicznego dwutlenku węgla₂ Emisje różnią się w zależności od regionów klimatycznych. W zimnych regionach polarnych głównym czynnikiem przyczyniającym się do wzrostu jest spadek wilgotności gleby, a nie znaczny wzrost temperatury, w przeciwieństwie do regionów gorących i umiarkowanych. Alon Nissan podkreśla wrażliwość zimnych regionów, mówiąc: „Nawet niewielka zmiana zawartości wody może doprowadzić do fundamentalnej zmiany w szybkości oddychania w regionach polarnych”.

Na podstawie ich obliczeń, w najgorszym scenariuszu klimatycznym, mikrobiologiczny dwutlenek węgla₂ Oczekuje się, że do 2100 r. emisje w regionach polarnych będą rosły o dziesięć procent na dekadę, czyli dwukrotnie więcej niż przewiduje się dla reszty świata. Rozbieżność tę można przypisać optymalnym warunkom oddychania heterogenicznego, które występują, gdy gleba jest w stanie półnasyconym, czyli ani zbyt suchym, ani zbyt mokrym. Takie warunki panują podczas rozmrażania gleb w regionach polarnych.

Z drugiej strony gleby w innych strefach klimatycznych, które są już relatywnie bardziej suche i narażone na dalsze susze, wykazują relatywnie mniejszy wzrost mikrobiologicznego CO2.₂ emisje. Jednak niezależnie od strefy klimatycznej wpływ temperatury pozostaje stały: wraz z ociepleniem gleby rośnie również emisja mikrobiologicznego dwutlenku węgla.₂.

ile CO₂ Emisje będą rosły z każdym regionem klimatycznym

Od 2021 r. większość to dwutlenek węgla₂ Emisje z drobnoustrojów glebowych pochodzą głównie z ciepłych regionów Ziemi. Konkretnie, 67 procent tych emisji pochodzi z tropików, 23 procent z subtropików, 10 procent z regionów o klimacie umiarkowanym, a tylko 0,1 procent z regionów polarnych.

Co ciekawe, naukowcy spodziewali się wykładniczego wzrostu mikrobiologicznego CO2₂ Emisje we wszystkich tych regionach w porównaniu z poziomami obserwowanymi w 2021 r. Do 2100 r. prognozują wzrost o 119 procent w regionach polarnych, 38 procent w tropikach, 40 procent w subtropikach i 48 procent w subtropikach. .

Gleba będzie zawierała tlenek węgla₂ zlew lub CO₂ źródło atmosfery?

Bilans węgla w glebie i określenie, czy gleba działa jako źródło węgla, czy jako pochłaniacz, zależy od interakcji dwóch podstawowych procesów: fotosyntezy, w której rośliny pochłaniają dwutlenek węgla.₂i oddychanie, które uwalnia dwutlenek węgla₂. Dlatego badany jest mikrobiologiczny tlenek węgla₂ Emisje są niezbędne do zrozumienia, czy gleba będzie magazynować, czy uwalniać dwutlenek węgla₂ W przyszłości.

„Ze względu na zmiany klimatu wielkość tych przepływów węgla – zarówno napływu poprzez fotosyntezę, jak i odpływu poprzez oddychanie – pozostaje niepewna. Jednak rozmiar ten wpłynie na obecną rolę gleb jako pochłaniaczy dwutlenku węgla” – wyjaśnia Alon Nissan.

W swoich trwających badaniach naukowcy skupili się przede wszystkim na oddychaniu heterotopowym. Jednak nie zbadali jeszcze CO₂ Emisje uwalniane przez rośliny w wyniku oddychania autotroficznego. Dalsze badanie tych czynników zapewni pełniejsze zrozumienie dynamiki węgla w ekosystemach glebowych.

odniesienie: Nissan A, Alcolombri U, Peleg N i in. Globalne ocieplenie przyspiesza proces niejednorodnego oddychania gleby. Nat com. 2023; 14 (1): 3452. doi: 10.1038 / s41467-023-38981-w

Ten artykuł został ponownie opublikowany z następującego Materiał. Uwaga: artykuł mógł zostać zredagowany pod względem długości i treści. Aby uzyskać więcej informacji, skontaktuj się ze wspomnianym zasobem.