Wyniki nowych badań przeprowadzonych przez naukowców z Trinity College Dublin w Irlandii sugerują, że gleba uwalnia metan i (mono) tlenek azotu, silne gazy cieplarniane, kiedy w atmosferze występuje wyższe stężenie CO₂. Badania, których odkrycia opublikowano w czasopiśmie "Nature", zostały częściowo dofinansowane z grantu Działania Marie Curie Siódmego Programu Ramowego (7PR) UE. Naukowcy są przekonani, że zdolność ekosystemów lądowych do łagodzenia globalnego ocieplenia została przeceniona.

Ziemia nadal znajduje się pod niekorzystnym wpływem działalności człowieka, głównie wskutek zmiany w zagospodarowaniu terenów, wylesiania i ciągłego spalania paliw kopalnych. Tego typu działania prowadzą do wzrostu poziomu CO₂ w atmosferze, a przez to do globalnego ocieplenia. Dotychczas naukowcy byli przekonani, że ponieważ wraz z gwałtownym wzrostem poziomu CO₂ następuje przyspieszenie rozwoju roślin - gdyż stymulowana asymilacja węgla przez rośliny może pobudzać wsad węgla do gleby i jego przechowywanie w glebie - ekosystemy lądowe mogą również pomagać w hamowaniu eskalacji poziomu atmosferycznego CO₂, a przez to w spowalnianiu zmian klimatu. Wyniki nowych badań pokazują, że niekoniecznie tak musi być.

Zmiana bilansu radiacyjnego ekosystemów lądowych nie jest determinowana przez pobieranie i uwalnianie przez nie tylko CO₂. Nawet jeżeli emisje metanu i (mono)tlenku azotu przez glebę cechują się niższym stężeniem atmosferycznym niż emisje CO₂, to konsekwencje na skalę globalną są znacznie większe: 298-krotnie wyższe w przypadku (mono)tlenku azotu i 25-krotnie w przypadku metanu.

"Taka reakcja na naszą zmieniającą się atmosferę oznacza, że przyroda nie jest aż tak skuteczna w spowalnianiu globalnego ocieplenia, jak wcześniej myśleliśmy" - wyjaśnia naczelny autor dr Kees Jan van Groenigen, pracownik naukowy Wydziału Botaniki Instytutu Nauk Przyrodniczych Trinity College w Dublinie.

Dr van Groenigen wraz z kolegami z USA zestawił wszystkie opublikowane do tej pory raporty z badań naukowych z 49 eksperymentów przeprowadzonych na polach uprawnych, terenach podmokłych, w lasach i na obszarach trawiastych głównie w Europie, Azji i Ameryce Północnej. Wszystkie eksperymenty koncentrowały się na pomiarze wpływu CO₂ w atmosferze na zdolność gleby do pobierania lub uwalniania (mono)tlenku azotu i metanu.

Za pomocą metaanalizy naukowcy wykazali, że wzrost CO₂ stymuluje emisje zarówno (mono) tlenku azotu, jak i metanu. Ten pierwszy wywiera wpływ na gleby wyżynne, a ten drugi - na pola ryżowe i naturalne tereny podmokłe.

"Do tej pory nie było zgodnej opinii na ten temat, ponieważ wyniki poszczególnych badań różniły się między sobą" – zauważa profesor Craig Osenberg z Uniwersytetu Florydy w USA, współautor raportu z badań. "Aczkolwiek w toku analizowania przez nas wszystkich danych wyłoniły się dwa wyraźne schematy: po pierwsze więcej CO₂ zwiększa emisje (mono)tlenku azotu przez glebę we wszystkich ekosystemach i po drugie, w przypadku pól ryżowych i terenów podmokłych dodatkowa ilość CO₂ spowodowała uwalnianie większych ilości metanu przez glebę". Tereny podmokłe i pola ryżowe są dwoma głównymi źródłami emisji metanu do atmosfery.

Zdaniem naukowców odpowiedzialność za ten stan ponoszą wyspecjalizowane mikroorganizmy w glebie. Tak jak ludzie oddychają tlenem, mikroorganizmy te oddychają zarówno azotanem, jak i substancjami chemicznymi z CO₂ oraz wytwarzają metan. Ponieważ nie potrzebują tlenu do przetrwania, doskonale się rozwijają, kiedy stężenie atmosferycznego CO₂ rośnie.

"Wyższe stężenie CO₂ zmniejsza zużycie wody przez rośliny przez co gleba jest wilgotniejsza, a to z kolei redukuje dostępność tlenu w glebie, co sprzyja tym mikroorganizmom" – zauważa dr van Groenigen.

Mają się one doskonale również częściowo dzięki temu, że rosnący poziom CO₂ przyspiesza wzrost roślin. Dodatkowy wzrost roślin dostarcza mikroorganizmom glebowym więcej energii, skutecznie przyczyniając się do bardziej intensywnego metabolizmu.

Zespół twierdzi, że ten dodatkowy wzrost roślin może pomóc ekosystemom w spowalnianiu zmian klimatu. Podwyższony poziom CO₂ przekłada się na większy wzrost roślin, czego wynikiem jest większy pobór CO₂ w procesie fotosyntezy. Niemniej naukowcy twierdzą, że pewna część dodatkowego CO₂ pomaga również mikroorganizmom uwalniać (mono)tlenek azotu i metan do atmosfery. To równoważy wszelkie skutki rozwoju roślin, które mogłyby wspomóc schładzanie planety.

"To ekologiczny punkt i kontrapunkt: im więcej rośliny pochłoną CO₂, tym więcej drobnoustroje uwolnią tych silniejszych gazów cieplarnianych" – wyjaśnia profesor Bruce Hungate z Uniwersytetu Północnej Arizony w USA, współautor badań. "Drobnoustrojowy kontrapunkt jest jedynie częściowy, bowiem redukuje schładzające oddziaływanie roślin o około 20%".

Naukowcy wskazują niemniej, że jest to ekologiczna niespodzianka. Modele klimatyczne będą musiały wziąć ją pod uwagę w przyszłości. "Pomijając kluczową rolę tych dwóch gazów cieplarnianych, wcześniejsze badania mogły przeceniać potencjał ekosystemów w łagodzeniu efektu cieplarnianego" – podsumowuje dr van Groenigen.

 

źródło: © Unia Europejska, 2005-2011, fot. www.sxc.hu
www.cordis.europa.eu