Новости

11 декабря, 2023 14:06

Углекислый газ из почв арктических городов ускорит потепление климата

Ученые выяснили, что арктические почвы в условиях городской среды выделяют до 30% больше углекислого газа, чем в естественных условиях. Эти различия авторы связали с несколькими причинами: повышенной температурой в городах, использованием торфа в качестве субстрата для создания зеленых насаждений и особенностями ухода за ними. Таким образом, указанные факторы могут вносить значительный вклад в потепление климата и могут привести к ускорению таяния многолетней мерзлоты в северных регионах России. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Eurasian Soil Science.
Источник: Getty images

Арктические почвы занимают около 15% площади всей планеты и содержат, по разным оценкам, от 30% до 50% всех запасов почвенного углерода. Этот химический элемент здесь находится в «связанном» виде, то есть в составе органических соединений, но в ходе химических реакций он может попадать в атмосферу в форме углекислого газа. Исследования показывают, что из-за потепления климата и активной деятельности человека (работы промышленных предприятий, сгорания автомобильного топлива и других подобных факторов) углекислый газ из почв выделяется интенсивнее. Он попадает в атмосферу и еще больше ускоряет рост температуры у поверхности Земли. Поэтому ученые стремятся понять, насколько сильно городская среда влияет на выделение углекислого газа почвами в арктических регионах.

Ученые из Российского университета дружбы народов имени Патриса Лумумбы (Москва) с коллегами сравнили почвы Мурманска — самого крупного областного центра в мире, расположенного за Полярным кругом, с населением более 267 тысяч человек, Апатитов — небольшого города с населением в пять раз меньше, и природных территорий.

Исследования проводили с мая по октябрь в течение двух лет. Авторы дважды в месяц измеряли почвенное дыхание с помощью газового анализатора в 10 точках на территории жилых зон Мурманска (в Октябрьском административном округе) и Апатитов (в районе Академгородка), а также природных участков за пределами городов и один раз в год отбирали почвенные образцы. Ученые описали растительность на каждой исследованной территории, определили тип почвы, ее температуру, влажность, кислотность, а также содержание в образцах углерода и азота. Соотношение этих элементов указывает на то, насколько быстро органическое вещество разлагается в почве.

Анализ показал, что почвы Апатитов выделяли на 30% больше углекислого газа, чем природные территории, тогда как в Мурманске такого превышения не наблюдалось из-за того, что даже фоновые (природные) образцы здесь выделяли значительные количества этого парникового газа. При этом в городских почвах содержание углерода было в 2–3 раза меньше, чем в естественных, из-за чего соотношение количества углерода к азоту в них снизилось. Это может служить признаком того, что разложение органических соединений происходит очень быстро и способствует более интенсивному образованию углекислого газа. Кроме того, температура почв в обоих городах оказалась в среднем на 3°С выше, чем за их пределами.


Места сбора образцов в Мурманске и Апатитах, а также профили почв городских и природных территорий. Источник: Korneykova et al. / Eurasian Soil Science, 2023

Авторы также определили, что в городах наиболее интенсивное выделение углекислого газа происходит из почвы под кустарниками и деревьями, тогда как на газонах выбросы парникового газа были на 5–15% ниже. Вероятнее всего, это связано с большим количеством листового опада под деревьями и кустарниками, а также с добавлением торфа, что в сочетании с повышенной температурой в городах создает благоприятные условия для развития почвенных микроорганизмов, вносящих существенный вклад в выброс углекислого газа в процессе жизнедеятельности. 

Статистически обработав полученные результаты, исследователи пришли к выводу, что на интенсивность выделения углекислого газа арктическими почвами влияет температура, тип растительного покрова и стратегии ухода за городскими зелеными зонами.

«Наши наблюдения можно считать аргументом в пользу более естественного подхода к уходу за городскими зелеными территориями. Использование торфа в качестве субстрата для создания зеленых насаждений совместно с более высокой температурой в городах усиливает выбросы углекислого газа в атмосферу и тем самым негативно сказывается на экологической устойчивости городских экосистем в Арктическом регионе. В дальнейшем мы планируем исследовать почвы других городов российского Севера, чтобы оценить, насколько применимы к ним сделанные нами выводы», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Мария Корнейкова, кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории «Смарт-технологии устойчивого развития городской среды в условиях глобальных изменений» РУДН.

В исследовании также принимали участие сотрудники Института проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра РАН (Апатиты), Полярно-альпийского ботанического сада-института Кольского научного центра РАН (Апатиты), Лаборатории природоподобных технологий и техносферной безопасности Арктики Кольского научного центра РАН (Апатиты), Института географии РАН (Москва) и Университета Вагенингена (Нидерланды).

Если вы хотите стать героем публикации и рассказать о своем исследовании, заполните форму на сайте РНФ

12 ноября, 2024
Древние жители Прибайкалья первыми на юге Восточной Сибири стали использовать собак для охоты
Археологи подробно изучили один из культурных слоев стоянки древних людей Усть-Хайта I н...
11 ноября, 2024
Одночастотные навигационные приемники смогли в 10 раз точнее определять количество электронов в ионосфере
Ученые определили, что способ кодирования радиосигналов AltBOC, с недавних пор используемый в...