30 september 2022, 10:30 Kaleidoscope 1679

Respirația pămîntului: Oamenii de știință au descoperit legătura dintre secetă și conținutul de CO₂ din atmosferă

Oamenii de știință ruși au făcut totalurile unui experiment care a durat 24 de ani în pădurile din regiunea Moscovei. În acest timp, biologii au măsurat intensitatea așa-numitei respirații a pămîntului (schimbul de gaze între atmosferă și pămînt) în ceea ce privește dioxidul de carbon eliberat de biota solului și rădăcinile plantelor.

S-a dovedit că, deși, de obicei, odată cu creșterea temperaturii crește și activitatea microorganismelor, în condiții de secetă, eliberarea de CO₂ scade, deoarece biota are nevoie și de umiditate. În același timp, în diferite tipuri de sol acest proces decurge diferit. Potrivit oamenilor de știință, descoperirile vor ajuta la o mai bună înțelegere a modului în care echilibrul dintre absorbția și eliberarea dioxidului de carbon de către păduri se va schimba în condiții de secetă, care a devenit mai frecventă în ultimii ani pe fondul încălzirii globale.

Oamenii de știință de la Institutul de probleme fizico-chimice și biologice ale solului al Academiei Ruse de Științe (Pușcino) au făcut totalurile unui experiment unic de teren care a durat 24 de ani. Scopul său a fost de a evalua respirația totală a solurilor (procesul de schimb de gaze între atmosferă și pămînt) în diferite anotimpuri ale anului și de a determina cît de sensibilă este la creșterea temperaturii. Despre rezultatele studiului, publicate în revista Forests, a anunțat pentru RT Serviciul de presă al Fundației Științifice ruse.

Potrivit experților, ecosistemele terestre au o influență decisivă asupra fluxurilor naturale de dioxid de carbon și a concentrației sale în atmosferă. Stabilitatea relativă a acestuia din urmă este asigurată de echilibrul dintre absorbția dioxidului de carbon de către plante în timpul fotosintezei și eliberarea acestuia în timpul descompunerii materiei organice de către microorganismele din pămînt.

"Și dacă am auzit cu toții expresia că pădurile sînt plămînii planetei noastre, atunci noi uităm adesea despre aceste mici creaturi invizibile care locuiesc în sol. Căci ele respiră activ, eliberînd în atmosferă, în timpul activității lor vitale, dioxid de carbon și, prin urmare, participînd direct la ciclul carbonului", a declarat pentru RT Irina Kurganova, manager de proiect, cercetător șef la laboratorul ciclurilor de azot și carbon din sol al Institutului de probleme fizico-chimice și biologice ale solului de la Academia Rusă de Științe.

"Deci, ca urmare a respirației solului, în atmosferă este eliberat aproape de două ori mai mult carbon decît la arderea combustibililor fosili", a subliniat ea.

Studiul a fost realizat în două ecosisteme din sudul regiunii Moscova: păduri cu frunze late și păduri mixte. Din decembrie 1997 pînă în noiembrie 2021, oamenii de știință au măsurat săptămînal și continuu cantitatea de dioxid de carbon eliberată în aceleași locuri de microorganismele din pămînt și rădăcinile plantelor. În acest scop, au fost instalate camere închise ermetic, în care se acumula CO2. Oamenii de știință au luat probe de gaz, care au fost apoi analizate în laborator. Prin modificarea concentrației de dioxid de carbon din probe, autorii au calculat intensitatea respirației pămîntului.

Eliberarea dioxidului de carbon are loc în timpul activității vitale a microorganismelor din sol și respirației rădăcinilor plantelor, iar odată cu creșterea temperaturii, aceste procese sînt mai active. Cu toate acestea, oamenii de știință au descoperit că sensibilitatea respirației solului la creșterea temperaturii depinde de nivelul de umiditate în timpul sezonului de creștere a plantelor.

În anii secetoși, eliberarea dioxidului de carbon a scăzut comparativ cu anii în care nivelul de umiditate a fost normal sau înalt, deoarece cantitatea de umiditate și disponibilitatea substanțelor nutritive în sol pentru microorganisme au scăzut semnificativ. Drept urmare, procesele lor vitale au încetinit și ele au eliberat în atmosferă mai puțin CO₂.

În același timp, gradul de răspuns al microbiotei la lipsa de umiditate din pămînt în timpul secetei variază. Oamenii de știință au descoperit că microorganismele care trăiesc în soluri nisipoase în anii uscați își reduc semnificativ activitatea și trec la regimul economic. Acest lucru se datorează faptului că un astfel de pămînt are o capacitate scăzută de reținere a apei și pierde repede umiditatea. Prin urmare, în solurile nisipoase, creșterea temperaturii în condiții de secetă nu duce la creșterea respirației solului.

O situație oarecum diferită se observă în solurile argiloase. Ele de asemenea, reduc emisiile de carbon în condiții de secetă, dar nu la fel de mult ca cele nisipoase. Totul constă în faptul este că aceste soluri sunt capabile, chiar și în cei mai uscați ani, să păstreze rezervele de umiditate necesare activității vitale a microorganismelor.

În general, răspunsul respirației pămîntului la creșterea temperaturii în anii secetoși scade în toate cazurile, menționează autorii. Și încălzirea climatică în condiții de creștere a secetei poate duce la o scădere a concentrației de dioxid de carbon în atmosferă, deoarece eliberarea sa de către sol va fi mai mică decît absorbția de către plante.

"În acest mod, noi am arătat că anume umiditatea solurilor în timpul sezonului de creștere este principalul factor care controlează sensibilitatea la temperatură a respirației solului în ecosistemele forestiere. În tendința actuală de creștere a aridității climatului în multe regiuni ale Rusiei și ale lumii, ar putea avea loc o scădere a fluxului de dioxid de carbon din pămînt în atmosferă. Această tendință se va extinde la ecosistemele forestiere din zona de taiga, la care aparțin și pădurile din regiunea Moscovei, unde s-au desfășurat cercetările", a remarcat Irina Kurganova.

Potrivit experților, lucrarea publicată oferă noi cunoștințe despre ciclul global al carbonului, care are legătură directă cu schimbările climatice observate astăzi pe Pămînt.