Globalne ocieplenie może uwolnić ogromne ilości węgla z gleb

Wokół tajemnicy życia na Ziemi

Zwykle gdy myślimy o najważniejszym procesie życiowym na Ziemi zwracamy uwagę na fotosyntezę. Wiele w tym prawdy, gdyż w procesie fotosyntezy powstają związki wchodzące w skład organizmów roślin. Z kolei nimi żywią się zwierzęta. Ponadto tlen powstający w trakcie fotosyntezy jest niezbędny dla zdecydowanej większości organizmów. Jednak jej przeciwieństwo – rozkład martwej materii organicznej – jest równie ważny jak fotosynteza dla funkcjonowania biosfery. Miejscem, gdzie przebiega ten proces jest gleba. Gleba to żywy organizm o bajecznej złożoności. Znajdziemy w niej jedne z najbardziej bogatych w gatunki zgrupowań w przyrodzie. Dobrze rozwinięte gleby leśne strefy umiarkowanej mogą zawierać do tysiąca gatunków fauny glebowej (Anderson 1975). Połowa lub więcej lądowej bioróżnorodności jest związana z systemem gleby i ściółki. Tymczasem nasza wiedza o życiu w glebie wciąż pozostaje skromna.

Cienka warstwa gleby pokrywająca znaczną część lądu naszej planety przechowuje ogromne ilości węgla. Jest go w niej więcej niż we wszystkich roślinach i atmosferze razem wziętych. Jeżeli ocieplenie antropogeniczne będzie stymulować utratę tego węgla do atmosfery, może to napędzać dalsze ocieplenie planety (Bellamy et al. 2005). Już na początku lat 90. XX w. ekolodzy zaczęli budować aparaty do sztucznego podgrzewania gleby, starając się prognozować przyszłość. W 2016 r. przeprowadzono eksperymenty w glebach w lasach umiarkowanych i borealnych, które wykazały, że gleby bogate w węgiel prawie zawsze uwalniają dwutlenek węgla wraz ze wzrostem temperatury. Autorzy oszacowali, że do 2050 r. gleby mogą uwalniać tak dużo gazu powodującego ocieplenie planety, że byłoby to jak dodanie emisji CO₂ z nowego kraju wielkości Stanów Zjednoczonych (Crowther et al. 2016).

Badania te pomijały jednak gleby w ekosystemach o niezwykłej bioróżnorodności w tropikach. Do tej pory panowało przekonanie, że ocieplenie powinno spowodować jedynie niewielką utratę węgla z gleb tropikalnych, w porównaniu z glebami na wyższych szerokościach geograficznych. W glebach tropikalnych znajduje się jedna trzecia całego węgla zmagazynowanego w glebach na całym świecie (Jackson et al. 2017). Destabilizacja materii organicznej gleby spowodowana ociepleniem przewidywanym dla regionów tropikalnych w tym stuleciu może znacząco przyspieszyć zmiany klimatyczne poprzez uwolnienie dodatkowego CO₂ do atmosfery (Melillo et al. 2017).

W sierpniu 2020 r. w „Nature” zaprezentowano wyniki eksperymentu, w którym obserwowano reakcję gleby w wilgotnym lesie tropikalnym na przewidywany wzrost średniej temperatury na Ziemi w najbliższych dekadach. Eksperymentalne ocieplenie in situ gleby lasów tropikalnych na wyspie Barro Colorado w Panamie spowodowało nieoczekiwanie duży wzrost emisji CO₂ z gleby. Okazało się, że w ciągu dwóch lat cieplejsze gleby uwalniały o 55% więcej CO₂ niż gleby na stanowiskach kontrolnych. Wiele z mikroorganizmów glebowych staje się bardziej aktywnych w cieplejszych temperaturach, zwiększa się tempo ich oddychania i trawienia. Wyniki jednoznacznie pokazują, że węgiel w glebie lasów tropikalnych jest bardzo wrażliwy na ocieplenie, tworząc potencjalnie znaczące pozytywne sprzężenie zwrotne ze zmianami klimatu. Gdyby wszystkie gleby tropikalne zachowywały się podobnie, naukowcy szacują, że do 2100 r. do atmosfery może dostać się 65 miliardów ton węgla – ponad sześć razy więcej niż roczna emisja ze wszystkich źródeł związanych z człowiekiem (Nottingham et al. 2020). Eric Davidson (ekolog z University of Maryland) w reakcji na to odkrycie powiedział, że „jest kolejnym przykładem tego, dlaczego powinniśmy bardziej się martwić” o to, jak szybko ociepla się Ziemia (Global Warming Could…).

Prof. Piotr Skubała

Literatura:
- Anderson J. M. 1975. The organization of soil animal communities. W: Lohm U., Persson T. (eds) Soil Organisms as Components of Ecosystems. „Ecological Bulletin” 25: 15-23.
- Bellamy P. H., Loveland P. J., Bradley R. I., Lark R. M., Kirk G. J. D. 2005. Carbon losses from all soils across England and Wales 1978–2003. „Nature” 437: 245–248.
- Crowther T., Todd-Brown K., Rowe C., W. R. Wieder J. C. Carey et al. 2016. Quantifying global soil carbon losses in response to warming. „Nature” 540: 104–108.
- Global Warming Could Unlock Carbon From Tropical Soil, The New York Times, 12 sierpnia 2020, nytimes.com/2020/08/12/climate/tropical-soils-climate-change.html; dostęp 22.08.2020.
- Jackson R. B., Lajtha K., Crow S. E., Hugelius G., Kramer M. G. et al. 2017. The ecology of soil carbon: pools, vulnerabilities, and biotic and abiotic controls. „Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics” 48: 419–445.
- Melillo J. M., Frey S. D., DeAngelis K. M., Werner W. J., Bernard M. J. et al. 2017. Long-term pattern and magnitude of soil carbon feedback to the climate system in a warming world. „Science” 358: 101–105.
- Nottingham A. T., Meir P., Velasquez E., Turner B. L. 2020. Soil carbon loss by experimental warming in a tropical forest. „Nature” 584: 234–237.