Способностью дышать – поглощать кислород и выделять углекислый газ – обладают все животные, растения и многие микроорганизмы. По-своему «дышат» и почвы, и это «дыхание» с определенной целью измеряется учеными. «Внутри почвы активно «дышат» в основном два ее живых компонента – корни растений и микроорганизмы, – говорит специалист Института географии РАН в области углеродного баланса экосистем, доктор биологических наук Дмитрий Карелин. – В результате жизнедеятельности последних в окружающую среду выбрасывается не только углекислый газ, но и метан. Он выделяется микробами в основном в переувлажненных условиях затрудненного дренажа, которые в изобилии присутствуют, например, в Арктике. Углекислый газ и метан – парниковые газы, и их оценка важна для понимания процессов изменения климата, к которым особенно чувствительна Арктика. Поэтому практический эффект измерения «дыхания» ее почв – это путь к прогнозу последствий этих изменений».
Если почва – это главный компонент наземных экосистем, то дыхание почвы (на языке науки – биогенная эмиссия углекислого газа из почвы) – одна из основных ее функций для атмосферы и биосферы. Это определяется огромными запасами (1500 млрд Гт) углерода в составе почвы. «Это потенциальный источник биогенных парниковых газов, входящих в расширенное понятие «дыхание почвы», так как все они участвуют в обмене между почвой с атмосферой (кроме углекислого газа и метана к ним относится еще закись азота). Почва наряду с фотосинтезирующей наземной растительностью – один из двух главных двигателей круговорота углекислого газа, быстро возвращающая его через дыхание живых корней и микробов в атмосферу для дальнейшего участия в фотосинтезе (это около половины всего потока в атмосферу с дыханием).
«То, что углекислый газ является вторым по значению парниковым газом атмосферы Земли (после паров воды) и первым по влиянию его прироста на температуру, приводит к тому, что роль этой функции особенно возрастает в периоды климатических изменений, когда круговорот углерода временно разбалансируется до достижения нового равновесия, – говорит Дмитрий Карелин. – При этом, по оценкам специалистов МГЭИК, современные климатические изменения уже более чем на половину определяются усиливающимся сжиганием углеродсодержащего ископаемого топлива, что приводит к росту концентрации углекислого газа в атмосфере. Это связано и с тем, что природные сообщества, включая океан, не до конца справляются с этим дополнительным мощным источником углерода».
Кроме того, рост в атмосфере концентрации почвенных парниковых газов способствует усилению известных обратных положительных связей в биосфере – например, повышению температуры океана, что в свою очередь, вызывает дополнительное выделение из воды углекислого газа, и это вновь способствует росту температуры воздуха и воды и т.д. Наконец, до сих пор неясно, каков дополнительный вклад деятельности человека от использования земель в общий баланс парниковых газов. Как отмечает Дмитрий Карелин, очевидно, он велик, поскольку сейчас более 20% первичной продукции Земли присваивает себе человечество, а доля отчужденной или измененной им территории суши составляет более 30%.
Сегодня среди характерных форм использования ландшафтов человеком не удается найти такие, которые не оказывали бы влияния на эмиссию углекислого газа и других парниковых газов из почвы: при этом примерно равное их число влияет на эмиссию как положительно, так и отрицательно. «Влияние использования человеком территории под собственные нужды и сведение растительности приводит в Арктике к усилению эмиссии углекислого газа почти на 20% только за счет дыхания отчужденной почвы, если не сопровождается компенсационным ростом продукции растений, – говорит Дмитрий Карелин, – при этом местное влияние человека на углеродный баланс в Арктике в целом, видимо, уже сопоставимо с влиянием изменений климата за тот же период».
Фото – Нелли Елагина, отдел гляциологии Института географии РАН
