Wpływ zmiany klimatu na rezerwuary węgla w wiecznej zmarzlinie
Ekosystemy wiecznej zmarzliny i obszarów suchych są niezwykle wrażliwe, a jednocześnie znajdują się pod ogromną presją w wyniku zmiany klimatu. Wraz z topnieniem wiecznej zmarzliny materia organiczna zawarta w glebie – która w wyniku działania ujemnych temperatur była dotychczas stabilizowana – z czasem zaczyna ulegać postępującemu procesowi rozkładu przez drobnoustroje. To może z kolei prowadzić do dalszej zmiany klimatu na skutek uwolnienia do atmosfery znacznych ilości CO2, gdyż w ten sposób powstaje mechanizm działający na zasadzie pętli dodatniego sprzężenia zwrotnego. Celem finansowanej ze środków UE inicjatywy VULCAN jest zatem dokładne ustalenie, jak wrażliwa na zmianę klimatu jest materia organiczna zawarta w glebach na obszarach suchych i w wiecznej zmarzlinie, i jaki może mieć wpływ na efekt globalnego ocieplenia. „Nie ma zbyt dużej pewności co do tego, w jakim stopniu globalne ocieplenie oddziałuje na tempo rozkładu glebowej materii organicznej ani w jaki sposób wpływa na ekosystemy wiecznej zmarzliny i obszarów suchych”, mówi César Plaza, który nadzorował prace w projekcie VULCAN. Nowe modele przekształceń materii organicznej Zamiarem uczonych było zmniejszenie niepewności, która cechuje obecne modele, poprzez lepsze zrozumienie procesów odpowiedzialnych za stabilizację lub destabilizację materii organicznej w glebie. W związku z tym uczestnicy projektu skupili się na badaniu procesów stabilizacji, destabilizacji i przekształceń glebowej materii organicznej w skali molekularnej. Połączyli najnowocześniejsze metody frakcjonowania materii organicznej na rezerwuary węgla, techniki wykorzystujące radioaktywne izotopy i magnetyczny rezonans jądrowy. Eksperymenty od Alaski po Hiszpanię Celem projektu było wypełnienie istotnych luk w wiedzy, a następnie udostępnienie zebranych informacji szerokim kręgom naukowców, decydentów i opinii publicznej. Uczeni przeprowadzili unikalne eksperymenty dotyczące procesu ocieplania w centralnej części Alaski i w środkowej Hiszpanii. Ich autorami są Ted Schuur (Northern Arizona University, Stany Zjednoczone) i Fernando T. Maestre. Eksperyment na Alasce został wykonany w 2008 r. na terenie tundry, a ten hiszpański przeprowadzono na obszarze półpustynnym o klimacie śródziemnomorskim. „W trakcie obu eksperymentów pobraliśmy próbki gleby, aby zbadać skutki procesów podnoszących temperaturę na zawartość materii organicznej”, tłumaczy Plaza. Na ich podstawie zespół projektu VULCAN badał, w jakim stopniu topnienie wiecznej zmarzliny wpłynęło na organiczny węgiel zawarty w chronionych glebach. W tym celu wykorzystano unikalny eksperyment o nazwie CiPEHR dotyczący ocieplania się ekosystemu. W ramach eksperymentu zastosowano ogrodzenia, które zwiększały akumulację śniegu, zatrzymując w ten sposób więcej energii cieplnej po jednej stronie ogrodzenia. „Podczas eksperymentu zwiększania temperatury wiecznej zmarzliny dużym wyzwaniem okazały się bezpośrednie pomiary przemian węgla organicznego w glebie”, stwierdził Plaza. „Topnienie zmarzliny powoduje głębokie zmiany w fizycznych właściwościach gleby, które utrudniają stosowanie tradycyjnych metod kwantyfikacji zmian w rezerwuarach węgla na stałych głębokościach”. Zatem, aby poradzić sobie z bezpośrednim wykrywaniem zmian w rezerwuarach węgla w zmarzlinie, badacze użyli względnie stabilnego składu mineralnego gleby jako miary dla porównań rezerwuarów zmieniających się w czasie. Wreszcie byli w stanie wykazać, że bezpośrednie pomiary zmian węgla w glebie wiecznej zmarzliny są możliwe. Pomiary zmian węgla w glebie na globalną skalę Jeśli chodzi o przyszłe prace, w planach naukowców jest przeprowadzenie wielokrotnych pomiarów rezerwuarów węgla w glebie na dużą skalę w całym regionie wiecznej zmarzliny. „Jest to niezbędne do tego, by naprawdę zrozumieć siłę oddziaływania węgla z wiecznej zmarzliny na zmianę klimatu i wywołany w ten sposób efekt sprzężenia zwrotnego”, podkreśla Plaza. Badacze biorący udział w projekcie dostrzegli również potrzebę przeprowadzenia na skalę globalną badań obserwacyjnych dotyczących wrażliwości węgla organicznego w glebie na obszarach suchych.
Słowa kluczowe
VULCAN, wieczna zmarzlina, zmiana klimatu, rezerwuar węgla, obszar suchy, globalne ocieplenie, CO2, frakcjonowanie
