Ученым под руководством Элизы Харрис и Майкла Бан из Института экологии Университета Инсбрука удалось изучить выбросы парникового газа N2O под влиянием воздействия на окружающую среду с беспрецедентной степенью детализации. Исследование, опубликованное в Science Advances является отправной точкой для создания моделей, которые могли бы предсказать будущие тенденции динамики выбросов парниковых газов экосистем в условиях глобального изменения климата.
Закись азота — мощный парниковый газ
Закись азота (N2O) — это мощный парниковый газ, темпы роста которого в атмосфере ускорились за последнее десятилетие. Наибольшая доля антропогенных выбросов N2O связана с удобрением почв азотом, который превращается в N2O посредством различных абиотических и биологических процессов.
Группа ученых во главе с Элизой Харрис и Майклом Баном из исследовательской группы функциональной экологии Университета Инсбрука смогла детально проследить пути производства и потребления N2O, которые происходят в азотном цикле и в конечном итоге приводят к выбросам этот парниковый газ, как часть FWF — финансируемого проекта NitroTrace.
Экспериментальная установка: ее методы диагностирования и слежения производства N2O
На экспериментальной установке в Университете Инсбрука были изучены 16 нетронутых монолитов пастбищ субальпийского участка долгосрочных экосистемных исследований (LTER) Kaserstattalm в районе Штубайталь в Тироле. Почвенные блоки подверглись сильной засухе и последующему повторному заболачиванию.
Экспериментальная установка для диагностирования и слежения производства N2O.
Эти погодные условия отражают климатические изменения, которым все больше подвержены многие регионы земного шара, включая Альпы.
«Наша цель состояла в том, чтобы количественно оценить чистое влияние засухи и повторного заболачивания на процессы образования и выбросы N2O, которое в настоящее время в значительной степени не исследовано», — говорит Элиза Харрис.
Процесс денитрификации оказался наиболее сильным в засушливых почвах
Вопреки ожиданиям исследователей, процесс денитрификации, разложения нитратов на N2O и молекулярный азот (N2) специализированными микроорганизмами, оказался доминирующим в производстве N2O в очень засушливых почвах. Согласно предыдущим предположениям, этот процесс происходит в основном во влажных, бедных кислородом почвах. Эксперимент показал, что во время засухи в атмосферу может быть выброшено больше N2O, чем ожидалось.
Исследователи ожидали, что процесс нитрификации будет преобладать в сухих почвах с образованием нитрата, который является важным химическим соединением для растений.
«После более тщательного изучения мы смогли обнаружить вызванные засухой скопления азотсодержащих органических веществ на поверхности наших образцов почвы и идентифицировать их как триггеры денитрификации в сухой почве. Это предполагает важную роль ранее плохо изученных путей хемоденитрификации и коденитрификации, где дополнительные абиотические и биотические процессы приводят к образованию N2O », — объясняет удивительный результат Элиза Харрис.
В целом, выбросы N2O были самыми высокими во время повторного заболачивания после сильной засухи.
Результаты дают исследователям беспрецедентное понимание азотного цикла и процессов, участвующих в образовании парникового газа N2O в зависимости от параметров окружающей среды. Лучшее понимание реакций производства и потребления может помочь найти решения по сокращению выбросов парниковых газов, которые росли десятилетиями.
Инновационный метод анализа
Решающим фактором успеха исследований стало использование лазерной изотопной спектроскопии, ставшее возможным благодаря проекту LTER-CWN, финансируемому FFG.
«С помощью этого нового аналитического метода мы можем определить изотопный состав N2O. Таким образом, мы получаем своего рода отпечаток для процесса образования выделяемого N2O, который, в свою очередь, помогает нам понять процесс его микробного образования », — подчеркивает Элиза Харрис важность этой процедуры.
Анализ молекулярной экологии также помог им определить, какие гены и микробы были задействованы в превращении азота. Кроме того, методы пространственного анализа помогли определить элементный состав и распределение в почве.
«Мы надеемся, что, продолжая применять комбинацию этих методов в будущих подобных исследовательских проектах, мы получим дальнейшее понимание эффектов обратной связи между изменением климата и азотным циклом в различных экосистемах и средах», — говорит Элиза Харрис.
Долгосрочная цель исследователей — использовать модели для прогнозирования динамики выбросов экосистемы в контексте изменения климата.
Процесс изменения климата —абсолютно не зависит от человечества и его деятельности на земном шаре
—Так-что пусть Элиза Харрис —не беспокоится
Человечество обязательно учтет ваше мнение, vitaliy onyper.