На протяжении веков лесные почвы ритмично выделяли углекислый газ благодаря работе корней и микроорганизмов. Однако новое исследование показывает, что эта гармония разрушается из-за невидимой угрозы: избыточного загрязнения азотом, которое ставит под удар устойчивость лесных экосистем к изменению климата.
Процесс дыхания почвы представляет собой один из крупнейших потоков углерода на Земле — он выделяет в 7-8 раз больше углекислого газа, чем сжигание ископаемого топлива человеком. Начиная со времен промышленной революции, выбросы реактивного азота от удобрений, транспорта и промышленности увеличились примерно в три раза, постоянно оседая в лесах вместе с дождем и пылью.
Чтобы понять масштаб проблемы, международная команда ученых проанализировала 168 экспериментов и почти 4000 наблюдений за естественным дыханием почвы по всему миру. С помощью машинного обучения они выяснили, что реакция леса зависит от его типа. В северных и горных лесах, где азота исторически не хватало, его приток действует как удобрение: корни растут быстрее, а микробы активнее разлагают органику, усиливая дыхание почвы. В глобальном масштабе загрязнение уже увеличило дыхание почв примерно на 5%.
Точка невозврата для насыщенных лесов
Совершенно иная картина наблюдается в лесах, уже перенасыщенных азотом, таких как территории Восточной Европы, восточного Китая и США. Здесь дополнительный азот становится токсичным и переводит экосистему за порог выживаемости. В таких условиях чувствительные виды микробов исчезают, мелкие корни отмирают, а кислотность почвы резко возрастает.
В результате дыхание почвы в перенасыщенных лесах стремительно падает. Ученые подчеркивают, что это снижение выбросов CO2 — не хорошая новость для климата, а симптом угасания экосистемы. Снижение активности корней и гибель микроорганизмов означают, что почва теряет способность формировать и удерживать запасы углерода. Снижение азотного загрязнения, по мнению авторов исследования, поможет не только очистить воздух, но и сохранить важнейшие климатические функции лесов.
Ранее ученые создали «цифровых двойников», которые могут помочь предсказать судьбу леса.
