В исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, исследователи сообщают, что механизм работает следующим образом: серная и азотная кислоты падают на землю при сжигании ископаемого топлива, вызывая подкисление почвы. Когда это происходит, значительное количество почвенного кальция вымывается из почвы, и тогда растения страдают от дефицита кальция. Недостаток кальция заставляет растения активнее использовать воду.
Лисинь Ван, адъюнкт-профессор Школы наук IUPUI, является старшим автором этого исследования и имеет докторскую степень.D. студент Мэтью Лэннинг – первый автор.
Это исследование финансируется программой Национального научного фонда по гидрологическим наукам.
Среди других авторов исследовательской группы – Тодд Скэнлон и Ховард Эпштейн из Университета Вирджинии, Мэтью Вадебонкер из Университета Нью-Гэмпшира, Мэри Бет Адамс из Лесной службы США и Дэниел Дракенброд из Университета Райдера.
По словам Ванга, кальций играет уникальную роль в клетках растений, регулируя мельчайшие поры, называемые устьицами, в листьях или стеблях растений. Если растениям не хватает кальция, они не могут закрыть эти поры, и их потребление воды увеличивается.
Кроме того, когда растения страдают от дефицита кальция, они будут накачивать больше воды за счет транспирации, процесса движения воды через растение и ее испарения с листьев, чтобы удовлетворить свою потребность в кальции, сказал он.
«Мы предположили, что вымывание запасов кальция из почвы, вызванное кислотными отложениями, увеличит масштабное водопотребление растительностью», – сказал Лэннинг. "Мы представляем данные долгосрочного эксперимента по подкислению всего водосбора, демонстрирующие, что изменение поступления кальция в почву из-за кислотного осаждения может значительно интенсифицировать водопользование."
Исследователи обнаружили множество доказательств того, что выщелачивание кальция, вызванное кислотными отложениями, не только увеличило использование воды растениями, но и заметно уменьшило запасы воды в почве на обработанном водосборе.
«Когда растения всегда используют много воды, это означает, что для людей останется меньше воды», – сказал Ван. "Это также означает, что эти растения очень чувствительны к засухе. Если наступает засуха, и они не могут закрыть устьица, они подвержены высокому уровню смертности из-за нехватки воды."
Традиционно считалось, что водопользование в лесах зависит от метеорологических факторов, видового состава и водообеспеченности почвы. Воздействие биогеохимии почвы на крупномасштабное водопользование в лесах не исследовалось.
Осаждение нитратов и сульфатов являются основными факторами подкисления почв на северо-востоке США и в Восточной Европе, где атмосферные поступления превышают кислотность, создаваемую почвой. В Соединенных Штатах и большей части Европы выбросы нитратов и сульфатов ограничены законодательством, но воздействие кислотных отложений по-прежнему вызывает глобальную озабоченность, особенно в районах с подветренной стороны от крупных городов или в высокопродуктивных сельскохозяйственных районах.