Засуха меняет функцию почвы тропического леса

Продолжительная засуха значительно влияет на способность почв тропических лесов выделять и поглощать биогенные летучие органические соединения (ЛОС). К такому выводу пришла международная исследовательская группа, включавшая учёных из Университета Фрайбурга и Института химии Макса Планка в Майнце (Германия), которые изучали влияние засухи и повторного увлажнения на потоки ЛОС из почвы.

Измерительная кампания проходила с сентября 2019 по январь 2020 года в американском научном комплексе Biosphere 2 в рамках проекта B2WALD (Biosphere 2 Water Atmosphere and Life Dynamics). Руководители проекта — профессор Кристиане Вернер (Университет Фрайбурга) и доктор Лаура Мередит (Исследовательский центр Biosphere 2, Университет Аризоны, США).

Измерения потоков почвенных ЛОС проводили учёные из Института химии Макса Планка под руководством профессора Джонатана Уильямса. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

Решающее поведение почвенных микробов

Проанализированные данные показывают, что продолжительная засуха постепенно снижает способность почвы поглощать атмосферные ЛОС, и одновременно почва начинает быть их источником. Критический порог влажности почвы, ниже которого происходит этот сдвиг, составляет 19%. Эксперименты с меченым 13C-пируватом в экспериментальном лесу показали, что эффекты связаны с активностью почвенных микробов, которые в условиях засухи производят значительно больше атмосферных ЛОС, чем потребляют.

При повторном увлажнении почвы после засухи эмиссия некоторых ЛОС усиливается. Измерения продемонстрировали, что увлажнение вызывает:

• Быстрый, но кратковременный абиотический пик выбросов карбонильных соединений.
• Медленный, но более устойчивый биотический пик выбросов серосодержащих соединений.

Климатические последствия: данные о почвенных ЛОС улучшат прогнозы

Кампания в экспериментальном лесу, длившаяся несколько месяцев, позволила круглосуточно собирать данные в контролируемых условиях. Анализ выявил чёткую взаимосвязь между факторами среды, изменёнными засухой, и потоками почвенных ЛОС. Это особенно важно для понимания последствий изменения климата, таких как жара и засуха.

Поскольку климатические модели предсказывают более частые и продолжительные засухи в регионе Амазонии, необходимо включить эти новые данные о влиянии почвы в атмосферные модели. Это позволит улучшить прогнозы реакции экосистем, а также моделирование будущей региональной атмосферной химии и климата.