斯特林大學的一項新研究表明，北極更高的灌木苔原植物對環(huán)境的好處可能被夸大了。

當前的生態(tài)系統(tǒng)和氣候模型表明，隨著北極變暖，苔原生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力越來越高，光合作用增強，導致更多的碳被從大氣中去除或隔離。

但是，大多數(shù)模型都沒有考慮地下碳的轉移和命運，也沒有考慮其如何通過土壤微生物的活動與土壤碳相互作用。這是至關重要的，因為北極生態(tài)系統(tǒng)中的絕大部分碳都是在土壤和“多年凍土”(永久凍結的土壤或沉積物)中發(fā)現(xiàn)的，其形式是在寒冷條件下死植物，動物和土壤生物不完全腐爛而產(chǎn)生的有機物形式。

這項新研究考慮了灌木灌木北極地區(qū)對土壤碳儲量的影響以及這些生態(tài)系統(tǒng)的總體碳固存潛力。值得注意的是，它發(fā)現(xiàn)一些高灌木灌木叢可促進土壤中碳的循環(huán)利用，并以二氧化碳的形式釋放回大氣中-這意味著高生產(chǎn)力的灌木叢不一定總會導致更多的碳固存。

斯特靈大學自然科學系的菲利普·伍基教授領導了由自然環(huán)境研究委員會(NERC)資助的研究計劃，該研究是該計劃的一部分。斯特靈同事Jens-Arne Subke博士也參與了這項工作。

伍基教授說：“雖然先前的研究表明，一個更溫暖，更綠色的北極地區(qū)可能會增加從大氣中清除二氧化碳的速度，但我們的研究發(fā)現(xiàn)，土壤中的碳向大氣中的碳損失速度加快了。

“這可能會抵消碳固存，并且出乎意料地將這些生態(tài)系統(tǒng)變成大氣中二氧化碳的凈來源。重要的是，當前的生態(tài)系統(tǒng)和氣候模式并未解決這一難題，這意味著我們可能會低估未來的氣候反饋來自北極生態(tài)系統(tǒng)。”

該研究由愛丁堡大學地球科學學院的Lorna Street博士領導，并且還邀請了來自東基爾布賴德NERC放射性碳設施的科學家以及達勒姆大學和利物浦大學的科學家進行。來自加拿大的Aurora研究所，Wilfrid Laurier大學和蒙特利爾大學提供了進一步的支持。

2013年和2014年，在加拿大西北地區(qū)的Mackenzie高地進行了實地考察，研究了過去50年中碳在植物和土壤中的循環(huán)方式。

研究小組發(fā)現(xiàn)了證據(jù)，表明北極苔原上的樺樹灌木與老碳的釋放密切相關，而老碳的釋放則由50多年前的光合作用固定并儲存在土壤有機質中。但是，另一種北極灌木al木卻不是這樣。

Street博士說：“我們認為這是因為在樺樹中，光合作用的產(chǎn)物通過真菌共生體轉移到土壤中，該共生體刺激土壤有機物質的分解，從而釋放出氮等養(yǎng)分，灌木需要生長。

“相反，在al木中，光合作用產(chǎn)物大部分保留在植物組織中，因為al木通常在根部具有微生物的幫助，這些微生物能夠直接從大氣中'固定'氮。

“這些發(fā)現(xiàn)表明，如證據(jù)所表明的那樣，如果灌木樺樹在接下來的幾十年中在苔原生態(tài)系統(tǒng)中擴散，那么這可能會通過加速分解而直接刺激土壤碳作為二氧化碳的流失。”

減排量

不確定性圍繞著高緯度多年凍土系統(tǒng)潛在的碳釋放水平，其預測范圍為0至200吉字節(jié)。就背景而言，由于人類活動，200 Gt代表當前全球向大氣排放的碳總量約20年。

Street博士補充說：“如果我們的結果適用于多年凍土苔原地區(qū)，則表明以前沒有進行過解釋，可能會將系統(tǒng)推向那些預測的高端。這非常重要，因為這意味著我們可能需要做更多比目前預期，在以下方面碳的二氧化碳減排量，以滿足我們的氣候目標。”