Углеродный цикл в лесной экосистеме строится на содержании нутриентов в почве

Способность лесов поглощать углерод из атмосферы зависит от питательных веществ, содержащихся в лесных почвах.

К такому выводу пришла международная группа ученых, включая сотрудников Международного института прикладных систем анализа.

Исследование показало, что леса, растущие на плодородных почвах с достаточным объемом питательных веществ, способны изолировать примерно 30% углерода, который они поглощают в процессе фотосинтеза. И напротив, леса, произрастающие на бедных питательными веществами почвах, могут сохранять лишь 6% углерода. Весь остальной объем возвращается в атмосферу.

«Мы приводим первое свидетельство того, что для должного понимания углеродного цикла требуется исследовать проблемы цикла питательных веществ в почве», сообщил Майкл Оберштайнер из института.

«В целом, небогатые питательными веществами леса тратят много энергии — углерода — на механизмы потребления питательных веществ из почвы, тогда как леса, растущие на обильно приправленных питательными веществами почвах, могут использовать этот углерод на рост производства биомассы», добавил первый автор статьи Маркос Фернандес-Мартинес.

До сих пор научные модели, предсказывающие изоляцию углерода лесами в глобальном масштабе, учитывали лишь объем азота в почве и не принимали во внимание другие ограничения, такие как фосфор или ph-фактор почвы, связанные с доступностью нутриентов. Новое исследование включает оба указанных фактора, а также доступность азота, в анализе, синтезирующем данные 92 лесов в разных климатических зонах планеты. Тропические дождевые леса, как оказалось, обладают наибеднейшей доступностью нутриентов и наиболее низкой эффективностью изоляции углерода.

Исследователи полагают, что разница в эффективности изоляции углерода может иметь место вследствие нескольких факторов. С одной стороны, растения на почвах с недостатком нутриентов больше энергии тратят на их поиск.

«Когда растения находятся в таких условиях, они выращивают больше корней и производят химические вещества, помогающие извлекать нутриенты из почвы. На это расходуется энергия, и потому такие растения производят меньше биомассы», сообщил Оберштайнер.

Кроме того, исследование показало, что богатые питательными веществами экосистемы в целом обладают более стабильным органическим материалом, который не так легко распадается, и потому удерживает больше углерода.

Результаты опубликованы в издании Nature Climate Change.