Большая часть наземного углерода оказалась мертвым веществом

С 1992 по 2019 годы экосистемы суши накопили 35 ± 14 миллиардов тонн углерода, из которых на живое вещество пришлось лишь 1 ± 7 миллиардов тонн, а весь остальной углерод оказался заключен в мортмассу. Это означает, что прежние оценки эффективности живых организмов (преимущественно деревьев в лесах) как хранителей углерода могут быть завышены в 20 раз. Об этом говорится в исследовании, опубликованном в журнале Science.

Экосистемы суши нивелируют климатический эффект приблизительно трети антропогенных выбросов парниковых газов, запасая углерод в живых организмах и мертвом веществе. Депонирование углерода в наземных экосистемах может усилиться, поскольку повышение концентрации углекислого газа в воздухе должно стимулировать фотосинтез. Но на деле тенденции часто оказываются противоположными: например, в лесах Индии за последние 20 лет на фоне потепления общая площадь листьев выросла на 18,5 процента, а чистая продуктивность лесов при этом снизилась на 6,19 процента. Также одновременно с повышением производительности растений может расти и их смертность. Из-за сложностей во взаимном соотношении дыхании, фотосинтеза и смертности углеродный баланс экосистем суши остается во многом неопределенным.

Ученые под руководством Йинона Бар-Она (Yinon Bar-On) из Калифорнийского технологического института оценили накопление углерода, которое происходило в наземных экосистемах в течение последних 25 лет. Они использовали данные из пяти наборов дистанционного зондирования и двух наборов наземной инвентаризации растительной биомассы, а также литературные данные с оценками механизмов, которые ответственны за накопление мортмассы — почвенной эрозии, захоронения углерода в озерных отложениях, образования торфа и заготовки древесины. Вклад мертвого вещества авторы рассчитали как разницу между общим приростом углерода суши и изменениями его запасов в живой биомассе.

Оказалось, что с 1992 по 2019 годы наземные экосистемы накопили примерно 35 ± 14 миллиардов тонн углерода, что согласуется с прежними оценками о поглощении порядка 30 процентов антропогенных выбросов парниковых газов. При этом на живое вещество пришлось лишь 1 ± 7 миллиардов тонн, и это означает, что порядка 34 миллиардов тонн хранится в мортмассе — органическом веществе почвы, донных отложениях и различных видах детрита. Предыдущие оценки, основанные на динамических глобальных моделях растительности (DGVMs), приписывали до 70 процентов углерода суши именно живой биомассе, и авторы подчеркнули, что это противоречит обработанным ими данным наблюдений. Согласно результатам исследования, сложившиеся на текущий момент оценки депонирования углерода в живой растительности могут оказаться завышенными приблизительно в 20 раз.

Больше всего углерода за охваченный период накопилось в России, Европе, Северной Америке и Восточной Азии, а лидером по его потерям стала Южная Америка. Главными механизмами, ответственными за накопление углерода в мортмассе, ученые назвали захоронение углерода в отложениях на дне естественных и искусственных водоемов и водно-болотных угодьях, а также антропогенную деятельность — захоронение углеродоемких материалов на свалках, заготовку древесины и производство изделий из дерева, перекрытие рек плотинами и создание искусственных водохранилищ. В целом это говорит о большей устойчивости углерода суши, чем считалось ранее, поскольку продолжительность его пребывания в мертвом веществе приблизительно в пять раз дольше, чем в живом. Ученые отметили, что для улучшения климатических моделей в них потребуется включить более точные механизмы перераспределения углерода, и что деятельность человека по управлению отходами и созданию гидросооружений может оказывать большее воздействие на климат, чем считалось ранее.

Создание искусственных водоемов стимулирует не только накопление углерода в составе донных отложений, но и его разложение, а значит и выбросы метана. Чтобы снизить такие выбросы, можно размещать на поверхности водохранилищ плавучие солнечные электростанции. В будущем они позволят увеличить суммарную выработку электроэнергии и компенсировать практически половину выбросов парниковых газов из таких водоемов.