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.
Ученые выяснили, что стало причиной «Афинской чумы» в 430 году до н.э.
Забывчивость, неприятный запах изо рта, гангрена и неукротимая диарея. Это лишь некоторые из симптомов древней болезни, известной как Афинская чума, хотя возбудитель этого ужасного заболевания оставался загадкой на протяжении 2500…
Обнаруженная в Индии огромная доисторическая змея могла соперничать с титанобоа
Змея из западной Индии, возраст которой составляет 47 миллионов лет, могла достигать 15,2 метров в длину, что ставит Vasuki indicus в один ряд с самыми крупными из когда-либо известных змей.…
Крошечные человеческие «мини-мозги» показывают будущее биогибридных компьютеров
Человеческий мозг — настолько эффективный компьютер, что наши лучшие попытки с использованием проводов и кремния даже близко не приблизились к его уровню. Но что, если бы мы могли использовать мощь…
МО: за ночь над регионами России уничтожили 610 украинских БПЛА
Российские средства ПВО перехватили и уничтожили 610 украинских БПЛА над регионами РФ за ночь. Об этом сообщили в Минобороны России. "С 20:00 мск 16 октября текущего года до 08:00 мск…
Шуваев: в Белгородской области из-за атак ВСУ за сутки пострадали шесть человек
Шесть человек получили ранения в результате ударов ВСУ по территории Белгородской области за сутки, сообщил губернатор региона Александр Шуваев в "Максе". "В Шебекинском округе пострадали шесть человек. Двое из них…
ВСУ без крупнейших металлургических предприятий. Что известно об ударах ВС РФ по объектам на Украине
Вооруженные силы РФ нанесли массированный удар по металлургическим комбинатам, трансформаторному предприятию и объекту энергетики Украины в городах Кривой Рог, Запорожье и Житомир. Объекты использовались в интересах ВПК Украины и ВСУ.…
Выборы в Конгресс США ломают вековые политические традиции
Чуть больше двух недель остается до выборов в Конгресс США. Аналитики сходятся во мнении, что если в...
Ученые, возможно, приближаются к созданию надежных прогнозов землетрясений
В течение 11 лет ученые в Калифорнии протестировали более 50 000 прогнозов землетрясений, выявив, на...
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)".