Восстановление озонового слоя снижает уровень ультрафиолетового излучения в Антарктиде, но новые исследования показывают, что это изменение может неожиданным образом ослабить поглощение углерода тундрой. Результаты исследования опубликованы в журнале Atmospheric and Oceanic Science Letters.
Восстановление озонового слоя Антарктиды можно считать одним из подлинных примеров успеха в области охраны окружающей среды за последние полвека, прямым результатом Монреальского протокола.
По мере восстановления озонового слоя ожидается, что на поверхность Антарктиды будет поступать меньше ультрафиолетового излучения. В целом это рассматривалось как хорошая новость для жизни в этом регионе. Однако новое полевое исследование предполагает, что экологические последствия гораздо сложнее.
Исследование проводилось Институтом физики атмосферы Китайской академии наук в сотрудничестве с Китайским университетом науки и технологий и другими учреждениями.
Ученые обнаружили, что по мере снижения уровня ультрафиолетового излучения способность антарктической тундры поглощать углекислый газ может значительно ослабевать, что прямо противоречит предположению о том, что меньшее воздействие УФ-излучения означает просто более здоровые экосистемы.
Вместо того чтобы полагаться на модели, команда провела эксперименты непосредственно на острове Ардли в Западной Антарктиде.
Работа охватывала три вегетационных сезона австралийского лета в период с 2011 по 2015 год на одном участке, а также четвертый сезон на соседнем участке.
Они работали с двумя контрастными участками тундры: западной низменной тундрой, практически не затронутой морскими животными, и восточной низменной тундрой, насыщенной органическими веществами, поступающими от большой колонии гнездящихся пингвинов.
Используя прозрачные камеры из плексигласа, оснащенные тонкими полиэфирными фильтрующими мембранами, исследователи смоделировали два уровня снижения УФ-излучения – примерно на 20 и 50 процентов.
Одновременно с этим они тщательно разделили чистый экосистемный обмен, валовой фотосинтез и дыхание, используя парные измерения в световой и темной камерах.
Фильтры были откалиброваны таким образом, чтобы отсекать именно УФ-А и УФ-В излучение, не влияя при этом на температуру в камере, влажность почвы или другие химические свойства почвы.
Это помогло изолировать эффекты снижения УФ-излучения от других изменений, вызванных экспериментальной установкой. Результаты было трудно игнорировать. Сокращение ультрафиолетового излучения на 20 процентов ослабило поглощение углерода тундрой примерно вдвое, а сокращение на 50 процентов — примерно на 80 процентов.
При самом значительном сокращении валовой фотосинтез, то есть процесс фактического поглощения углерода растениями, снизился в среднем на 57 процентов.
На самых экстремальных участках эксперимента тундра не просто стала менее эффективным поглотителем. В конце вегетационного периода 2015 года растение ненадолго превратилось в активный источник углерода, выделяя до 145 миллиграммов CO2 на квадратный метр в час.
Что делает это исследование по-настоящему интересным, так это то, что два типа тундры ослабли практически по противоположным причинам. Влияние пингвинов стало ключевым отличием между двумя исследуемыми местами.
В западной тундре, где морские животные практически незаметны, ослабление поглощения углерода объясняется главным образом резким снижением фотосинтеза.
Антарктические мхи и лишайники на протяжении поколений адаптировались к миру с высоким уровнем ультрафиолетового излучения, накапливая защитные пигменты, такие как флавоноиды и каротиноиды, и упрощая структуру листьев, приспособленную к интенсивному световому стрессу.
Если убрать часть ультрафиолетового излучения, исследователи предполагают, что эти растения начнут перераспределять ресурсы, отвлекаясь от активной фиксации углерода, в результате чего их фотосинтетический механизм, по сути, выйдет из равновесия, а не получит разрядку.
Величина эффекта снижения фотосинтеза при наиболее сильном уменьшении УФ-излучения достигла уровня, который исследователи классифицируют как средний или большой с точки зрения статистики.
В восточной тундре, где преобладает активность пингвинов, ситуация практически полностью изменилась. Там фотосинтез почти не изменился, но зато резко возросло дыхание экосистемы.
Колонии пингвинов выбрасывают в почву огромное количество органического углерода и азота , создавая богатые питательными веществами условия, способствующие развитию плотных микробных сообществ.
Если уменьшить воздействие ультрафиолетового излучения, которому подвергались эти микробы, их активность, по-видимому, ускорится, что приведет к ускорению разложения и выбросу большего количества углекислого газа обратно в атмосферу. Увеличение частоты дыхания в данном случае было достаточно существенным, чтобы зарегистрировать его как сильный статистический эффект сам по себе.
Антарктическая тундра занимает площадь около 72 000 квадратных километров, и на континенте обитает примерно 3,05 миллиона гнездящихся пар пингвинов.
Это означает, что конкретный механизм, обнаруженный на острове Ардли, — взаимодействие снижения уровня ультрафиолетового излучения с питательными веществами в почве, выделяемыми пингвинами, — вполне может проявляться на значительной части свободной ото льда территории континента.
Исследователи отмечают, что их выводы основаны на наблюдениях, проведенных в конкретных местах. Однако аналогичные эффекты могут наблюдаться и в других местах, где богатые и бедные питательными веществами почвы по-разному реагируют на снижение уровня ультрафиолетового излучения.
В совокупности полученные результаты свидетельствуют о том, что восхваление восстановления озонового слоя исключительно как истории снижения вредного воздействия ультрафиолетового излучения упускает из виду половину картины.
Для антарктической тундры, адаптированной к интенсивному ультрафиолетовому излучению, снижение уровня радиации может привести к неожиданным изменениям, а не просто к облегчению ситуации.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что восстановление озонового слоя может изменить баланс между фотосинтезом и дыханием, влияя на количество углерода, поглощаемого и выделяемого этими хрупкими экосистемами.
Археологи обнаружили 1200-летнюю бесшерстную собаку на древнем памятнике в Перу
Остатки костей и мумифицированная собака свидетельствуют о том, что собаки жили бок о бок с людьми. Задолго до прихода инков к власти на северном побережье Перу бок о бок жили…
Одни муравьи спешат на помощь другим, тогда как их сородичи ничего не делают
Некоторые муравьи спасают попавших в ловушку сородичей, и различия в активности генов нервной системы могут помочь объяснить, почему разные особи реагируют по-разному. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Experimental…
Археологи обнаружили, что древние порты были намного больше, чем считалось
Исследователи из Хайфского университета и Университета Поля Валери в Монпелье показали, что внешние якорные стоянки играли решающую роль в морском судоходстве в древности, что заставляет пересмотреть рейтинги важности портов. Подводная…
Четверо погибших в Новороссийске и 596 БПЛА. Последствия атак ВСУ на российские регионы
Средства ПВО в течение ночи на 9 сентября перехватили и уничтожили 596 украинских беспилотников над российскими регионами, а также акваторией Черного моря. Об этом сообщили в Минобороны РФ. Четыре человека,…
Шуваев: за сутки в Белгородской области при атаках ВСУ пострадали восемь человек
Вооруженные силы Украины атаковали территорию Белгородской области 161 раз за прошедшие сутки, в результате ранения получили восемь мирных жителей. Об этом сообщил врио губернатора Александр Шуваев в "Максе". "За минувшие…
Поражены логистические центры, грузовой терминал и склады. Новые групповые удары ВС РФ по объектам на Украине
Российские войска ночью продолжили наносить групповые удары по объектам военной промышленности и морским портам Украины. Об этом сообщили в Минобороны РФ. ТАСС собрал основное о целях ударов. Заявление Минобороны ВС…
США науськивают Норвегию на противостояние с Россией в Арктике
Размещение в Норвегии южнокорейских самоходных установок и американского комплекса Mk 70 превращает ...
Ученые создали новую форму льда при температуре более 2000 °C
Вода — одно из самых распространенных и необходимых веществ в мире, где живет человечество. Мы буква...
Финляндия ограничила доступ к полученным из России документам до 9999 года. А они таки оптимисты!
Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.
Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном
цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с
точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии
предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей
сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".