PNAS: Климатический контроль над круговоротом углерода в биосфере суши
Наземные резервуары органического углерода (растительность, почвы) в настоящее время потребляют более трети антропогенного углерода, выбрасываемого в атмосферу, но реакция этого «земного стока» на изменение климата в будущем широко обсуждается. Реки экспортируют органический углерод из своих водосборных бассейнов, что даёт возможность оценить меры контроля за круговоротом углерода на суше в широких пространственных масштабах. Используя радиоуглеродный возраст биомолекулярных индикаторных соединений, экспортируемых реками, авторы показывают, что температура и осадки оказывают основное влияние на биосферный круговорот углерода в речных бассейнах. Эти результаты свидетельствуют о широкомасштабном климатическом контроле над запасами углерода в почве и обеспечивают основу для количественной оценки реакции наземных резервуаров органического углерода на прошлые и будущие изменения.
Наземная растительность и почвы содержат в три раза больше углерода, чем атмосфера. Много споров касается того, как антропогенная деятельность нарушит эти поверхностные резервуары, потенциально усугубляя происходящие изменения в климатической системе. Неопределённости, в частности, сохраняются при экстраполяции наблюдений точечных источников на балансы и потоки в масштабе экосистемы, что требует учёта вертикальных и горизонтальных процессов во многих временных и пространственных масштабах. Чтобы изучить меры контроля за круговоротом органического углерода в масштабе речного бассейна, авторы представили возраст по радиоуглероду (14C) по двум группам молекулярных индикаторов углерода растительного происхождения - липидам лиственного воска и фенолам лигнина - из глобально распределённого набора рек. Они обнаружили значительную отрицательную связь между возрастом этих биомаркеров при температуре 14°C и средней годовой температурой и осадками. Более того, возраст речного биосферного углерода масштабируется пропорционально времени круговорота углерода в почве бассейна и возрасту 14C в почве, что даёт возможность рассматривать круговорот органического углерода в почвах в качестве основного индикатора контроля возраста экспортированных биомаркеров и выявляет широкое распределение реагирования почвенного органического углерода. Повсеместное возникновение пула долгоживущего органического углерода почвы предполагает, что органический углерод почвы в глобальном масштабе уязвим к возмущениям в результате роста будущих температур и количества осадков. Масштабирование возраста речного биосферного углерода с круговоротом органического углерода почвы показывает, что первое может ограничивать чувствительность отклика углерода к экологическим мерам в широких пространственных масштабах. Получение этой информации из осадочных отложений с преобладанием речных отложений может дать информацию о прошлых изменениях в круговороте органического углерода почвы в ответ на антропогенные и/или климатические возмущения. В свою очередь, мониторинг состава речного органического углерода может помочь обнаружить будущие вызванные изменением климата возмущения оборота и запасов почвенного органического углерода.
