«Облік лімітування азотом показав, що з порушених земель виділяється значно більше СО 2, ніж передбачалося раніше»

На жаль, один з найпоширеніших способів розчищення лісу під поля. Штучно спричинена пожежа в лісах Амазонії. Фото з сайту earthobservatory.nasa.gov

Ділянки рослинності, порушені людиною, — це місця, де відбувається посилене виділення в атмосферу вуглекислого газу. Розрахунок інтенсивності даного процесу для всієї поверхні суші, проведений нещодавно групою американських і британських вчених, дав величину 1,4 0,2 гігатонни вуглецю на рік. Оцінки цього процесу робилися і раніше, але вони були занижені, оскільки не враховувалося лімітування зростання рослинності азотом і подолання цього лімітування за рахунок «добрива» азотом в результаті антропогенного забруднення.

Спалювання викопного палива веде до надходження в атмосферу величезної кількості вуглекислого газу (SO₂) — в перерахунку на вуглець ці викиди останнім часом становлять близько 9,5 Гт (гігатонн, 10⁹ тонн) вуглецю на рік. Приблизно 30% вуглекислого газу зв’язується океаном і приблизно стільки ж сушею. Але в наземних екосистемах відбувається не тільки зв’язування SO₂ в ході фотосинтезу рослинності, але і виділення його — за рахунок дихання грибів і бактерій, що розкладають органічні залишки (перш за все, відмирають рослинні тканини, опад), а також за рахунок дихання коренів рослин. Особливо інтенсивно йде виділення (емісія) SO₂ з порушених людиною земель. Цю емісію вчені розраховували вже давно, зокрема використовуючи базу даних LULUC (land-use and land-use change). Отримані оцінки весь час уточнювалися, оскільки з’являлися нові дані і використовувалися більш точні методи.

Свою лепту в розрахунки потоків вуглецю між атмосферою, рослинністю і ґрунтом внесли нещодавно професор Атул Джейн (Atul K. Jain) з Відділу атмосферних досліджень Іллінойсського університету (Department of Atmospheric Sciences, University of Illinois, Урбана-Шампейн, Колега, ІЛльристже). Принципово новим кроком у їхній роботі став облік лімітування первинної продукції азотом. Згідно з даними, опублікованими раніше іншими дослідниками, емісія SO₂ для періоду 2000-2009 рр. була досить значною — близько 1 Гт вуглецю на рік, хоча, звичайно, поступалася емісії за рахунок спалювання викопного палива — близько 7 Гт вуглецю на рік.

Але ці оцінки отримані без урахування лімітування азотом, хоча відомо, що саме брак азоту часто гальмує зростання рослинності, що посилюється у відповідь на збільшення вмісту в атмосфері SO₂. Частково ця нестача азоту компенсується його надходженням з антропогенних джерел. Справа в тому, що забруднення атмосфери, як з’ясувалося, має деякі позитивні сторони. При спалюванні викопного палива викидаються оксиди азоту. А вони, взаємодіючи з парами води, утворюють іон NO₃, який є свого роду добривом, що падає з неба. Очевидно, що отримати повну картину балансу вуглецю неможливо без урахування додавання азоту.

Емісія вуглецю (в Гт за рік) з порушених земель за останні 90 років. Джейн і його співавтори навели результати моделювання процесу емісії SO₂, спираючись на три різні бази первинних даних. При цьому в кожному випадку розрахували емісію без урахування лімітування азотом (сині лінії) і враховуючи лімітування (червоні лінії). Результати розрахунків за однією сукупністю вихідних даних позначені кольором певної інтенсивності. Сірі лінії — результати інших авторів, отримані переважно без урахування лімітування азотом. З обговорюваної статті: Pongratz J. в Nature

Введення даних по азоту і перерахунок старих матеріалів по новій моделі показав, що пов’язування рослинністю SO₂ в порушених екосистемах раніше істотно недооцінювалося. Вищі оцінки отримані і для емісії SO₂. Згідно Джейн і його співавторам, вона становила для 1980-х, 1990-х і 2000-2005-х років відповідно: 1,8-0,2, 1,7-0,2 і 1,4-0,2 Гт вуглецю на рік. Особливо великі відмінності між старими і новими оцінками виявлені для помірних і північних широт. Для тропіків вони суттєво менші оскільки там дуже швидко переробляється рослинний опад, а крім того, є досить багато ґрунтових азотфіксаторів.

Юлія Понграц (Julia Pongratz), коментуючи роботу Джейн та ін., підкреслила, що, якщо людина, спираючись на нові технології, і зуміє істотно знизити викиди SO₂ за рахунок спалювання викопного палива, емісія SO₂ з порушених земель все одно триватиме.

Джерела:

1) Atul K. Jain, Prasanth Meiyappan, Yang Song, Joanna I. House. CO₂ emissions from land-use change affected more by nitrogen cycle than by choice of land-used cover data // Glob. Change Biol. 2013 (онлайн-публікація). DOI: 10.1111/gcb.12207.

2) Julia Pongratz. Climate science. Plant a tree, but tend it well // Nature. 2013. V. 498. P. 47–48. Doi:10.1038/498047a.

Олексій Гіляров