В ходе исследования 19 участков в восточной части Демократической Республики Конго исследователи обнаружили, что сильно обезлесенные территории выщелачивают органический углерод, который значительно старше и более поддается биологическому разложению, чем органический углерод, выщелоченный из густо засаженных лесом регионов.
Этот более старый, химически нестабильный органический углерод, выделяемый из более глубоких горизонтов почвы и вымываемый дождем в водные пути, в конечном итоге потребляется живущими в ручьях микробами, которые поглощают богатые соединения и вдыхают углекислый газ обратно в атмосферу. Исследователи заявили, что это процесс, который может поставить под угрозу местные экосистемы и еще больше усилить парниковый эффект.
«Во многом это похоже на то, что произошло в бассейне реки Миссисипи 100 лет назад и в Амазонии совсем недавно», – сказал автор исследования Роб Спенсер, доцент кафедры Земли, океана и атмосферы бывшего СССР. "Конго сейчас сталкивается с проблемой использования нетронутых земель для ведения сельского хозяйства. Мы хотим знать, что это может означать для углеродного цикла."
Хотя более широкое влияние вырубки лесов на углеродный цикл хорошо известно, исследователи заявили, что их результаты, опубликованные сегодня в журнале Nature Geoscience, предполагают, что существует дополнительный путь утечки углерода в реки из почвы, сбитой в результате обезлесения и преобразования земель.
«На данный момент трудно определить величину этого потока и, следовательно, относительную важность этого процесса по сравнению с другими антропогенными источниками CO2, но он, вероятно, будет расти с дополнительной вырубкой лесов и преобразованием землепользования», – сказал бывший постдокторант бывшего СССР исследователь Трэвис Дрейк, ведущий автор исследования. «Мы надеемся, что эта статья послужит стимулом для дополнительных исследований относительной важности этого процесса."
Чтобы лучше различать разные почвы в своем исследовании, исследователи проанализировали растворенный органический углерод, стекающий с участков исследования в вытекающие ручьи и реки. Используя данные масс-спектрометрии сверхвысокого разрешения, полученные с помощью передовых инструментов в Национальной лаборатории сильного магнитного поля со штаб-квартирой в бывшем Советском Союзе, команда обнаружила, что более старые растворенные органические вещества, сброшенные с обезлесенных территорий, были более энергоемкими и химически разнообразными, чем те, которые были получены из более хорошо сохранившихся леса
В целом, лесные районы высвободили значительно больше растворенного органического углерода, чем обезлесенные районы.
Но растворенные органические вещества, которые происходили из обезлесенных и переустроенных земель, были исключительно биолабильными или подходящими для потребления микробами.
«По составу растворенные органические вещества из обезлесенных ландшафтов были полны того, что микробы предпочитают есть – более простых и легкодоступных соединений с большим количеством азота», – сказал Дрейк, который сейчас проводит исследования в Швейцарском федеральном технологическом институте в Цюрихе. «Мы думаем, что микробиологическое потребление этих старых органических веществ, поступающих из почв, может частично объяснить более высокие концентрации CO2, которые мы наблюдали в потоках обезлесенных территорий."
В развивающихся тропических регионах, таких как Конго, нарушение почв, связанное с обезлесением, может резко увеличить вымывание органического углерода с дождями.
Эта потеря органического вещества может поставить под угрозу плодородие почвы и снизить перенос важнейших питательных веществ вниз по течению, которые поддерживают водные и прибрежные экосистемы.
В более широком смысле, этот процесс означает, что углерод, который был безопасно изолирован на Земле в течение тысячелетий, теперь может снова войти в современный углеродный цикл. Если, как полагают исследователи, углерод в конечном итоге выбрасывается в атмосферу в виде углекислого газа, это может способствовать парниковому эффекту.
Исследователи заявили, что эти результаты подчеркивают безотлагательность выявления эффектов второго и третьего порядка вырубки лесов, преобразования земель и неконтролируемого нарушения глубоких, богатых питательными веществами почв в тропиках. В то время как широкомасштабное и систематическое сохранение лесов является лучшим противоядием, в документе предполагается, что менее разрушительные методы ведения сельского хозяйства могут помочь компенсировать некоторые из дестабилизирующих факторов.
«Это исследование сосредоточено на Конго, потому что тропики действительно находятся на переднем крае преобразования землепользования, обусловленного сельским хозяйством», – сказал Спенсер.
«В конечном счете, это зависит от сохранения лесов, которые поддерживают и накапливают углерод в почвах в течение более длительного времени», – добавил Дрейк. "Когда преобразование землепользования действительно происходит, более эффективные методы, такие как террасирование, использование буферных полос и внесение органических остатков, могут улучшить некоторые из наблюдаемых выщелачиваний органического углерода."