Почвовед РУДН исследовал разложение органических веществ в рисовых полях, откуда углекислый газ и метан поступают в атмосферу. Оба этих газа усиливают парниковый эффект и влияют на потепление в субтропических регионах. Оказалось, что влияние корней растений на микробные сообщества почвы, которое усиливает выделение газов, зависит от изменения температуры. Потепление климата вызовет еще большее выделение парниковых газов в атмосферу.
Разложение органики в почве — одна из стадий в круговороте углерода между растениями и атмосферой. В ходе разложения углерод выбрасывается в атмосферу в виде парниковых газов — преимущественно метана и углекислого газа, — которые становятся основной причиной глобального изменения климата. Интенсивность этого процесса зависит, например, от температуры окружающей среды или от почвенных микроорганизмов. Метан в почве рисовых полей производят одноклеточные организмы археи, но для этого им нужны промежуточные вещества, которые выделяют корни растений. Поэтому активность и численность микроорганизмов зависит от так называемого прайминг-эффекта — корни выделяют органические вещества, которые обеспечивают жизнедеятельность микроорганизмов. Почвовед из РУДН впервые выяснил, как прайминг влияет на выбросы парниковых газов и как эти процессы изменяются с глобальным потеплением.
Почвоведы собрали образцы почвы с рисовых полей в провинции Хунань на юго-востоке Китая. Образцы просеяли, удалили видимую почвенную фауну и остатки растений и добавили воду, чтобы сымитировать затопленную почву рисовых полей. Затем образцы 75 дней держали в пластиковых контейнерах в темноте при разных температурах, отвечающих четырем временам года — 5 °C (зима), 15 °C (весна), 25 °C (осень) и 35 °C (лето). Целью исследователей было измерить, как при разной температуре прайминг-эффект изменяет выделение метана и углекислого газа. В эксперименте вспомогательным веществом для архей почвоведы использовали ацетат натрия — простейшую форму органического углерода, производимую корнями растений.
Почвоведы измеряли уровень выделений парниковых газов через каждые 2-5 дней. На 75-й день в почвах с праймингом (с добавленным ацетатом натрия) выделение метана возросло в 153 раза по сравнению с образцами без ацетата. Причем влияние прайминга зависит от температуры. Для температуры 15 °C чувствительность к потеплению оказалась наиболее высокой — изменение температуры на 10℃ примерно в 25 раз увеличивает выделение метана. Выделение углекислого газа становится тем больше, чем выше температура. Почвоведы объяснили это повышением активности микроорганизмов в теплых условиях.
«Прайминг-эффект сыграл определяющую роль в чувствительности разложения почвенной органики к температуре. При 5–15 °C изменения температуры значительно влияют на выброс метана — увеличивают примерно в 25 раз. Это означает, например, что во время теплых зим выделение метана становится основной причиной парникового эффекта. Таким образом, результаты исследований, не учитывающих прайминг-эффект, нужно воспринимать с осторожностью», — доктор биологических наук Яков Кузяков, руководитель Центра математического моделирования и прогнозирования устойчивых экосистем Аграрно-технологического института РУДН.
Результаты опубликованы в журнале Applied Soil Ecology