Почвенный покров Земли — это огромный резервуар углерода, объем которого превышает суммарное количество углерода во всех растениях планеты. В ходе нового исследования ученые выяснили, что большая часть этого жизненно важного элемента сохраняется в структуре мельчайших почвенных пороз.
Почва — это динамичная и сложная смесь минеральных компонентов, живых организмов и продуктов их жизнедеятельности. Развитие почвы подчиняется особым закономерностям. Она играет огромную роль в жизни биосферы Земли и изменении климата нашей планеты. К сожалению, значение почв для глобального потепления часто не учитывается.
А ведь почваЭто огромный резервуар углерода: химический элемент, составляющий основу всего живого, и компонент парникового газа — углекислоты. Тонкий, редко превышающий один-два метра, почвенный покров хранит больше углерода, чем вся растительность биосферы.
Длительные изменения газообмена с участием почвы демонстрируют сложное поведение углеродного хранилища. На него воздействуют поступление в почву углерода из атмосферы, связанное с ростом корней, перемешиванием (включая вспашку и деятельность червей), просачивание органических растворов и др.
Баланс углерода зависит от того, стабилизируется ли органика в почве или разлагается бактериями и грибами. Преобладание запасания соединений углерода или их разрушения определяется структурой почвы.
В свою очередь, структура почвы определяется размером пор, образующих каналы с большой суммарной площадью поверхности. Именно благодаря этим «запутанным коридорам» по почве перемещаются воздух, вода и питательные вещества.
Углерод, запасённый в растительных остатках и гумусе, недоступен для использования, если размер бактерий или грибных нитей превысит диаметр почвенных пор, где его хранят. утверждаетДоктор Стеффен Шлютер, почвенный физик из Центра экологических исследований имени Гельмгольца (Германия), руководит коллективом авторов нового исследования. статьи в журнале Nature Communications.
Если поры непрерывно останутся заполненными водой и не будут получать кислород (например, в неизмененных торфяных почвах), бактерии с трудом смогут использовать находящийся там углерод.
«На то, где в почве накапливается углерод, влияет пространственное расположение пор», — поясняет Шлютер.
Ранее почвоведы не могли изучать прямое распределение углерода в порах почвы размером в миллиметры и микроны.
Этот метод строится на применении особого красителя — тетраоксида осмияЭто соединение взаимодействует с двойными связями между атомами углерода, после чего его распределение показывают с помощью рентгеновской компьютерной томографии. Полученные изображения до и после окрашивания тетраоксидом осмия дают прямую информацию о распределении органики в почвенном образце.
Авторы работы применили новый метод на почвах различного типа: чернозёме с небольшим количеством годовых осадков, лювисоле с тонкими структурами и горизонтом накопления активной глины, а также постоянно увлажненном глееземе.
В непосредственной близости к порам (от 50 до 10 микрометров) содержание углерода меньше, чем в остальной почве, из-за снижения активности микроорганизмов с небольшим удалением от пор.