Марганец, содержащийся в почве лесных массивов, произрастающих в Северном полушарии, где большую часть года преобладают снега и низкие температуры (бореальные леса), негативно влияет на их способность связывать углерод. Бореальные леса, расположенные преимущественно в холодных регионах высоких широт, хранят около 30% мирового углерода в почве, что делает их крупнейшим в мире резервуаром углерода на суше. Запасенный углерод находится в основном в гумусовом слое лесов, который содержит разложившиеся листья и другие органические вещества.
Глобальное долгосрочное исследование, проведенное учеными Университета Дьюка, показало, что повышенное содержание марганца в этом слое стимулирует разложение органического вещества почвы и высвобождает больше углекислого газа, чем лесные участки с меньшим содержанием марганца или его отсутствием. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
«Согласно общепринятому мнению, леса представляют собой глобальное хранилище углерода, в которое он поступает, а не выводится. Результаты свидетельствуют о наличии трещины в хранилище, где достаточное количество марганца со временем стимулирует выброс углекислого газа в атмосферу, что имеет значение для усилий по смягчению климата и глобального углеродного цикла», – сказал Уильям Х. Шлезингер, почетный профессор Университета Дьюка и соавтор исследования.
Некоторые промышленные процессы, такие как выплавка металлов или сжигание марганцевосодержащего топлива, могут выделять марганец в атмосферу, который затем оседает в почвах на ветру.
Такие виды деятельности человека, как сжигание ископаемого топлива, вырубка лесов и изменения в землепользовании, нарушают естественный цикл углерода, приводя к увеличению концентрации углекислого газа в атмосфере, что способствует глобальному потеплению и изменению климата. Очень важно выяснить, какие факторы регулируют огромный запас углерода в почве бореальных лесов, особенно учитывая постоянную индустриализацию.
Ученые проанализировали данные из бореальных лесов по всему миру. Также они удобряли почву марганцем в течение 14 лет (2009-2023 гг.) в китайских горах Даксиньань. Результаты показали, что уровень обменного марганца – той его части, которую растения могут использовать в качестве питательных веществ, – определяет количество углерода, накопленного в почве лесов. Через 4 года накопление углерода на участках, удобренных марганцем, сократилось почти на 13%, что означало увеличение выбросов в атмосферу.
«Для разработки эффективных и устойчивых стратегий очень важно понять сложные взаимодействия между микроэлементами и накоплением углерода. Еще важнее предсказать, как эти взаимосвязи будут работать в долгосрочной перспективе, учитывая влияние человеческой деятельности», – заключили ученые.
Шлезингер подчеркнул необходимость дальнейших исследований и действий, отметив, что результаты работы показывают важность динамики питательных веществ в почве, таких как уровень обменного марганца, для усилий по смягчению последствий изменения климата.
Ученые призвали продолжить изучение: роли марганца не только в почве, но и в воздухе; выбросов углерода на суше; экосистему бореального леса. Теперь мы видим, что марганец также является ключевым показателем изменения климата, что долгое время оставалось незамеченным и недостаточно изученным.
[Фото: Jinghua Yu]
