Екстремни метеорологични явления, като горещи вълни и суши, могат да променят капацитета за улавяне на въглерод на земните екосистеми. Благодарение на голям експеримент върху постоянна среднопланинска поляна, изследователите показват за първи път, че обогатяването на атмосферата с CO2 подобрява възстановяването на поляната след тези екстремни събития. Освен това забавя негативните ефекти от водния стрес.
Между сега и края на века мониторингът на климатичните промени би довел до увеличаване на честотата и тежестта на екстремните метеорологични събития, съчетани с горещи вълни и суши. Тези климатични крайности биха имали отрицателно въздействие върху екосистемите, по-специално на ливади, които са чувствителни към суша и се хранят с млечни и месодайни говеда. И накрая, това може да доведе до деградация на почвата, намалявайки съдържанието на органични вещества, богати на въглерод.
Увеличаване на въглеродния диоксид и неговото въздействие върху екосистемите
Увеличаването на въглеродния диоксид в атмосферата може да бъде ключов фактор за облекчаване на ефектите от изменението на климата върху екосистемите. Добре известно е, че CO2 е основният субстрат за фотосинтезата, процесът, чрез който растенията получават енергията, от която се нуждаят, за да растат. Въпреки това, това, което не беше известно до момента, беше дали повишаващите се нива на CO2 в атмосферата ще имат трайно въздействие, което ще противодейства на ефектите от екстремни климатични явления, като горещи вълни и суши.
В скорошен експеримент, проведен в алпийски ливади, парцелите бяха изложени на прогнозиран климат за 2050 г., който включва по-топли и по-сухи условия, както и по-висока концентрация на CO2 в атмосферата. Резултатите разкриват, че растенията показват изненадваща способност да се адаптират към тези нови условия, като подобряват растежа на корените си и увеличават способността си да абсорбират вода от дълбоките слоеве на почвата. Този отговор е жизненоважен, тъй като позволява на екосистемите да издържат на периоди на воден стрес с по-голяма ефективност.
Ролята на CO2 във фотосинтезата и значението му за почвата
Увеличаването на нивата на CO2 в атмосферата не само насърчава фотосинтезата, но също така влияе положително върху структурата на почвата. Когато има повече фотосинтеза, растенията не само растат по-бързо и по-силни, но също така увеличават количеството въглерод, който се съхранява в почвата чрез растителни остатъци и мъртви корени. Тези отпадъци се разграждат с течение на времето, осигурявайки органична материя на почвата, което води до нейното обогатяване на въглерод.
Този процес на улавяне на въглерод е от съществено значение за смекчаване на изменението на климата. Почвата действа като въглероден поглътител, което означава, че подпомага намаляването на свободния CO2 в атмосферата. В допълнение към подобряването на плодородието, богатите на въглерод почви са по-устойчиви на ерозия и имат по-голям капацитет за задържане на вода, което е от решаващо значение по време на периоди на суша.
Въздействие на комбинирани екстремни климатични явления: гореща вълна и суша
Комбинираните екстремни метеорологични явления, като кучешки дни (тежки горещи вълни) и суша, имат опустошително въздействие върху екосистемите. По време на тези екстремни събития растенията и почвите на постоянните ливади са подложени на значителен воден и топлинен стрес, който се отразява отрицателно на способността на екосистемите да улавят въглерод. Неотдавнашни проучвания обаче показват, че увеличаването на атмосферния CO2 може да противодейства на опустошителните ефекти от тези явления.
По време на суша и кучешки дни, обогатяването на атмосферния CO2 забавя отрицателните ефекти на водата и топлинния стрес, поддържайки физиологичните функции на растенията. Стимулира растежа на корените, позволявайки достъп до повече вода и хранителни вещества в почвата, което ускорява растежа на ливадите от края на климатичния край.
По време на този експеримент увеличението на атмосферния CO2 напълно компенсира отрицателните въздействия на сушата и горещата вълна върху асимилацията на въглерод в пасищата. Това проучване показва колко е важно да се вземат предвид всички взаимодействия при изследването на въздействието на изменението на климата.
Бъдещи прогнози: честота и интензивност на екстремни метеорологични явления
Очаква се честотата и интензивността на екстремните метеорологични явления да се увеличат значително към края на 21 век. Това включва както по-чести и по-интензивни горещи вълни, така и по-дълги и по-тежки периоди на суша. Тази тенденция ще засегне особено постоянните пасища, които, както беше споменато, играят решаваща роля при изхранването на говеда и млечни говеда. Освен това тези ливади са естествени поглътители на въглерод, така че всяка тяхна деградация ще има пряко въздействие върху способността ни да смекчим изменението на климата.
Повтарящото се излагане на тези екстремни събития прави екосистемите по-уязвими към ерозия на почвата и загуба на органична материя. Тъй като почвата губи въглерод, тя става по-малко способна да поддържа живота на растенията и в крайна сметка по-малко способна да улавя и съхранява въглерод.
Потенциалът на почвата и органичната материя да се противопоставят на ерозията
Почвената органична материя играе решаваща роля в устойчивостта на ливадите към ерозия. Тъй като деградиралите пасища губят органична материя, почвата става по-податлива на ерозия, тъй като богатият на хранителни вещества горен почвен слой, който предпазва почвата от ерозионното действие на вятъра и водата, се губи. Този процес се задълбочава в условия на продължителна суша и кучешки дни, когато почвата вече е суха и става по-лесна за влачене.
Проактивен подход за осигуряване на стабилност на почвата е да се насърчи натрупването на органична материя чрез устойчиво управление на пасища и повишаване на нивата на CO2 в атмосферата. Като насърчават по-стабилния растеж на растенията, екосистемите могат да образуват защитен слой от корени и растителни остатъци, които подобряват структурата на почвата и предотвратяват ерозията.
Дългосрочните ползи: устойчивост на екосистемата и улавяне на въглерод
Проучванията показват обнадеждаваща картина по отношение на способността на ливадите да се възстановяват от екстремни събития благодарение на CO2. Увеличаването на нивата на CO2 не само подобрява капацитета за възстановяване на екосистемите след неблагоприятно събитие, но също така повишава устойчивостта срещу ерозия на почвата. Това е ключов аспект за гарантиране на дългосрочната функционалност на екосистемите.
Улавянето на въглерод в почвите е една от най-ефективните стратегии за борба с изменението на климата. Ако може да се поддържа адекватно ниво на органична материя в почвата, сухоземните екосистеми могат да продължат да улавят и съхраняват въглерод в продължение на векове, допринасяйки значително за смекчаване на изменението на климата.
Този фокус върху управлението на CO2 в рамките на екосистемите има не само преки ползи за селското стопанство и добитъка, но също така е от съществено значение за намаляване на въздействието на глобалното затопляне. Управлението на почвата и насърчаването на нейното добро състояние чрез използването на устойчиви стратегии е от решаващо значение за осигуряване на способността й да продължи да действа като поглътител на въглерод.
Последните констатации подчертават значението на разглеждането на увеличения атмосферен CO2 като фактор, който може да помогне за смекчаване на ефектите от изменението на климата върху пасищните екосистеми. Необходими са по-нататъшни изследвания, за да се разберат по-добре кумулативните въздействия на множество екстремни климатични събития, но настоящите резултати показват, че ливадите, като част от цялостна стратегия за управление на земята, може да са ключови в борбата срещу изменението на климата.