Доктор Иэн Хартли, доцент кафедры географии, и его соавторы обнаружили, что и температура, и почвенные условия влияют на количество углерода, выделяемого при таянии вечной мерзлоты. Повышение температуры почвы на 10 ° C высвободило вдвое больше углерода в атмосферу, но, что еще более важно, более сухие, богатые кислородом почвенные условия привели к более чем в три раза большему выбросу углерода, чем более влажные почвенные условия с низким содержанием кислорода.Исследование, опубликованное в журнале Nature Climate Change и проведенное под руководством доцента-исследователя Университета Северной Аризоны Кристины Шадель, проанализировало 25 исследований инкубации арктических почв и обнаружило, что большая часть выбрасываемого углерода находилась в форме углекислого газа даже в условиях низкого содержания кислорода, с только пять процентов от общего количества анаэробных продуктов составляют метан.
Это означает, что даже несмотря на то, что метан накапливает в 34 раза больше углекислого газа для потепления климата, потоки метана были недостаточно высокими, чтобы компенсировать меньшее общее количество углерода, выделяемого в условиях низкого содержания кислорода во влажных почвах.Д-р Хартли сказал: «В различных бореальных и арктических экосистемах таяние вечной мерзлоты может подвергнуть ранее замороженное органическое вещество очень разным почвенным условиям.
Результаты нашего исследования показывают, что там, где почвы остаются сухими, существует гораздо больший потенциал для большого количества углерода в быть выпущенным в атмосферу и получить положительную реакцию на изменение климата ».Ученые из международной углеродной сети вечной мерзлоты, которую Шадель возглавляет совместно с профессором экологии экосистемы Университета Северной Аризоны Тедом Шуром, предоставили большую часть данных.Д-р Шадель сказал: «Наши результаты показывают, что повышение температуры оказывает большое влияние на выделение углерода из вечной мерзлоты, но изменения в условиях влажности почвы имеют еще больший эффект», — говорит Шадель. «Мы пришли к выводу, что углеродная обратная связь вечной мерзлоты будет сильнее, когда больший процент зоны вечной мерзлоты подвергнется таянию в сухой и богатой кислородом среде».По мере таяния вечной мерзлоты микробы просыпаются и начинают переваривать недавно появившиеся останки древних растений и животных, хранящиеся в почве в виде углерода.
В результате пищеварения образуется углекислый газ или метан, в зависимости от почвенных условий. Ученые хотят понять соотношение углекислого газа и метана, выделяемого в результате этого процесса, потому что оно влияет на прочность петли обратной связи углерода вечной мерзлоты: парниковые газы, выделяемые из-за таяния вечной мерзлоты, вызывают повышение температуры, что приводит к еще большему оттаиванию и высвобождению углерода. Кроме того, вечная мерзлота в Арктике похожа на огромный подземный резервуар для хранения углерода, в котором содержится почти вдвое больше, чем в атмосфере. В таком масштабе небольшие изменения в том, как выделяется углерод, будут иметь большие последствия.
Текущее исследование сосредоточилось на двух факторах: температуре почвы и доступности кислорода. Почвы в лаборатории инкубировались при более высоких температурах, которые прогнозировались на будущее. Доступность кислорода важна, потому что она определяет, как микробы переваривают углерод.
Богатые кислородом или аэробные условия встречаются в сухих почвах и производят углекислый газ. Бедные кислородом или анаэробные условия встречаются во влажных почвах и производят как углекислый газ, так и метан.
Лабораторные инкубации имитировали эти два условия.Остается вопрос, будут ли влажные или сухие почвы преобладать в будущей арктической зоне вечной мерзлоты.
Это исследование подчеркивает необходимость мониторинга изменений влажности, связанных с таянием вечной мерзлоты, изменений, которые в конечном итоге определят, сколько углерода будет высвобождено по всему арктическому ландшафту.