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(odnośnik otworzy się w nowym oknie) 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.
