Globalnie gleby przechowują ponad dwa razy więcej węgla niż atmosfera. Dlatego pobieranie i uwalnianie węgla przez gleby stanowi silny regulator stężeń atmosferycznych dwutlenku węgla gazów cieplarnianych (CO2). W kontekście trwającej antropogenicznej zmiany klimatu ważne jest zatem, aby lepiej zrozumieć wrażliwość węgla gleby, która jest bezpośrednio związana z uwalnianiem CO2 z gleb, w ramach zmieniającego się klimatu, takiego jak rosnące temperatury i/lub zmiany w cyklu hydrologicznym.
Badania już podkreśliły znaczenie obszarów wiecznej zmarzliny, w których rosnące temperatury prowadzą do uwalniania węgla z wcześniej zamrożonych gleb. Jednak duże ilości węgla organicznego są również przechowywane w glebach w regionach subtropikalnych i tropikalnych. W tych regionach wcześniej nie było jasne, jaki był główny czynnik zmiany wskaźnika obrotu węgla. „Mikroby, które rozkładają materię organiczną, są na ogół bardziej aktywne w ciepłych i wilgotnych warunkach, więc zawartość węgla w glebach tropikalnych bardzo szybko reaguje na zmiany klimatyczne. Niektóre badania podają główny wpływ zmieniających się warunków hydroklimatycznych, podczas gdy w innych temperaturze odgrywa główną rolę”, wyjaśnia pierwszy autor dr Vera Meyer z Marum.
Depozyty dają wgląd w przeszłość
Aby rzucić więcej światła na te na dużą skalę, Meyer i jej koledzy wybrali dość niekonwencjonalne podejście. Zamiast studiować gleby, przeanalizowali wiek materii organicznej pochodzącej z gruntów transportowanej z gleb z Nilu do Morza Śródziemnego i osadzony w pobliżu ujścia rzeki. Nile transportuje materiał z ogromnego zlewni w subtropikalnych do tropikalnych regionów północno-wschodniej Afryki do wschodniej części Morza Śródziemnego. Próbki badania pochodzą z przybrzeżnego rdzenia osadów morskich, w którym zdeponowano dowody wieku wielu tysięcy lat. Takie rdzenie osadów pozwalają zatem dłużej spojrzeć na czasy w historii Ziemi, kiedy klimat był znacząco różny od dziś i znacznie się zmienił. „Wiek materiału organicznego dostarczanego przez Nil zasadniczo zależy od dwóch czynników: od tego, jak długo minęło go w glebie i jak długo trwało przetransport do rzeki. Zaletą naszego podejścia jest to, że długie skale można zbadać, w tym przypadku przez ostatnie 18 000 lat od ostatniej epoki lodowcowej”, mówi dr Enno Schefuß, również z Marum.
Wyniki zaskoczyły badaczy i wykazały coś nieoczekiwanego: wiek węgla gruntów zmienił się tylko nieznacznie wraz ze zmianami opadów i związanych z nimi zmian spływu, ale silnie zareagowały na zmiany temperatury. Ponadto zmiana w wieku ze względu na wzrost temperatury po ostatniej epoki lodowcowej była znacznie większa niż oczekiwano. Oznacza to, że ocieplenie po glemie drastycznie przyspieszyło rozkład materii organicznej przez mikroorganizmy w glebie i spowodowało znacznie silniejsze wyczerpanie CO2 z (sub-) gleb tropikalnych niż przewidywano za pomocą modeli cyklu węglowego. Współautor dr Peter Köhler z AWI Bremerhaven mówi: „Fakt, że modele nie doceniają uwalniania węgla z gleb tak silnie pokazuje nam, że musimy zrewidować wrażliwość węgla glebowego w naszych modelach”.
Jednak efekt ten nie tylko przyczynił się do wzrostu stężenia CO2 atmosferycznego pod koniec ostatniej epoki lodowcowej, ale ma również dalekosiężne konsekwencje dla przyszłości: obrót węglowy w glebie przyspieszy z dalszym globalnym ociepleniem i może dodatkowo zwiększyć stężenie CO2 atmosferyczne poprzez wcześniej niedoszacowane informacje zwrotne.
Badanie zostało sfinansowane w ramach klastra doskonałości „Ocean Floor – niezniszczonego interfejsu Ziemi”. Klaster ma siedzibę w Marum na University of Bremen. Celem tych kompleksowych badań jest rozszyfrowanie losu węgla z różnych źródeł w środowisku morskim.