Τι επιφυλάσσει το μέλλον για τα άνυδρα και ημίξηρα οικοσυστήματα μας;
Τα άνυδρα (ξηρά) και ημίξηρα οικοσυστήματα καταλαμβάνουν περισσότερο από το 30% της επιφάνειας της Γης και προβλέπεται ότι είναι από τα πιο ευαίσθητα οικοσυστήματα στην κλιματική αλλαγή. Υπάρχει σημαντική αβεβαιότητα για το πώς αυτά τα συστήματα θα ανταποκριθούν σε αυξημένο CO2 και την υπερθέρμανση του πλανήτη. Κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα άνυδρα οικοσυστήματα θα ανταποκριθούν στο ενθουσιασμένο CO2 θα συμβάλει στη βελτίωση της κατανόησής μας για τις αλληλεπιδράσεις κλίματος-οικοσυστήματος και, ως εκ τούτου, στη βελτίωση των πρακτικών μετριασμού μας.
Αυξημένο CO2 Οι συγκεντρώσεις πάνω από το έδαφος μπορεί να έχουν άμεσες και έμμεσες επιπτώσεις στα άνυδρα οικοσυστήματα. Για παράδειγμα, ενισχυμένο CO2 θα μπορούσε να ενισχύσει τους ρυθμούς φωτοσύνθεσης και την παραγωγικότητα των φυτών. Η αυξημένη παραγωγικότητα των φυτών μπορεί στη συνέχεια να επηρεάσει την ποιότητα και την ποσότητα των οργανικών ενώσεων στο έδαφος. Η αυξημένη εισροή άνθρακα (C) κάτω από το έδαφος θα μπορούσε είτε να προκαλέσει περαιτέρω αποσύνθεση της οργανικής ύλης του εδάφους (SOM) απελευθερώνοντας έτσι CO2 στην ατμόσφαιρα ή αντίθετα θα μπορούσε να σταθεροποιήσει το SOM αποτρέποντας περαιτέρω απώλειες C στην ατμόσφαιρα.
Η μελέτη μας στοχεύει να εξετάσει τις σωρευτικές επιπτώσεις 10 ετών αυξημένου [CO2 ] σχετικά με τη μοριακή σύνθεση SOM σε ένα άθικτο οικοσύστημα της ερήμου Μοχάβε στις εγκαταστάσεις εμπλουτισμού διοξειδίου του άνθρακα ελεύθερου αέρα στη Νεβάδα (NDFF). Η μελέτη μας εξετάζει συγκεκριμένα τους πιθανούς μηχανισμούς με τους οποίους η αυξημένη [CO2 ] επηρεάζει τη σύνθεση SOM, την ποικιλομορφία του υποστρώματος και τη δυνητική μικροβιακή δραστηριότητα μέσω αλλαγών στη χημική σύνθεση και την ποικιλότητα της οργανικής ύλης (που συνήθως αναφέρεται ως «ποιότητα» οργανικής ύλης) σε ένα άνυδρο οικοσύστημα.
Τα δεδομένα μας υποδηλώνουν ότι τα άνυδρα οικοσυστήματα είναι χαμηλότερα από [CO2 ] και ο συνεχής περιορισμός του νερού έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της μικροβιακής βιομάζας που διεγείρεται τόσο από την ριζοαπόθεση όσο και από τα υπέργεια απορρίμματα. Βρήκαμε ότι οι ενώσεις που προέρχονται από φυτά ήταν κύρια υποστρώματα για τη μικροβιακή δραστηριότητα κάτω από αυξημένο [CO2 ] και η μικροβιακή νεκρομάζα ήταν τα κύρια συστατικά του σταθεροποιημένου SOM. Οι συντονισμένες αλλαγές στους κυρίαρχους οργανικούς μετασχηματισμούς C, τις κυρίαρχες οργανικές ενώσεις C και τα μικροβιακά μεταβολικά μονοπάτια πρότειναν σημαντικές συνδέσεις μεταξύ της οργανικής χημείας και της μικροβιακής δραστηριότητας σε αυτό το άνυδρο οικοσύστημα. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με τα μεσικά δασικά οικοσυστήματα όπου η αύξηση των εισροών φυτικών απορριμμάτων δεν αύξησε το C του εδάφους, αλλά αντίθετα, ενίσχυσε την υποβάθμιση του SOM, υποδηλώνοντας ότι διαφορετικά οικοσυστήματα ενδέχεται να παρουσιάζουν ποικίλες αντιδράσεις σε μελλοντικές περιβαλλοντικές αλλαγές που οδηγούν σε αυξημένη παραγωγικότητα των φυτών και εισροές φυτών στο έδαφος
Τα περιορισμένα σε νερό οικοσυστήματα σε άνυδρες και ημίξηρες περιοχές επηρεάζονται ιδιαίτερα από το ενισχυμένο CO2 συγκεντρώσεις, ωστόσο με καλό τρόπο. Όσο το σύστημα συνεχίζει να είναι περιορισμένο σε νερό, βελτιωμένο CO2 πράγματι αύξησε τη δέσμευση C κάτω από το έδαφος, υποδηλώνοντας ότι τα άνυδρα οικοσυστήματα είναι μια πιθανή μεγάλη καταβόθρα C κάτω από αυξημένο [CO2 ]. Αυτά τα αποτελέσματα παρέχουν άμεση απόδειξη ότι το CO2 η λίπανση αυξάνει σημαντικά την αποθήκευση του οικοσυστήματος C και ότι τα άνυδρα οικοσυστήματα είναι σημαντικές, προηγουμένως μη αναγνωρισμένες, καταβόθρες για το ατμοσφαιρικό CO2 Αυτό πρέπει να λαμβάνεται υπόψη στις προσπάθειες περιορισμού των επίγειων και παγκόσμιων κύκλων C.
Η μελέτη μας προτείνει ότι τα άνυδρα οικοσυστήματα ενδέχεται να παρουσιάζουν μια μοναδική ευκαιρία για τη μελέτη της συσσώρευσης οργανικής ύλης του εδάφους όπου η μικροβιακή νεκρομάζα αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό συστατικό της σύνθεσής του. Σύμφωνα με αυτό το σενάριο κλιματικής αλλαγής (δηλαδή, αυξημένο CO2 συγκεντρώσεις χωρίς αλλαγές στη διαθεσιμότητα του νερού, τα άνυδρα οικοσυστήματα μπορεί να αντιπροσωπεύουν μια πιθανή μεγάλη καταβόθρα C κάτω από αυξημένο [CO2 ]. Τα αποτελέσματά μας υποδεικνύουν ότι τα άνυδρα οικοσυστήματα είναι ένα δυνητικό μεγάλο κύμα κάτω από αυξημένο [CO2 ], δεδομένου ότι τα άνυδρα οικοσυστήματα αποτελούν το 47% της χερσαίας επιφάνειας και ότι οι ασταθείς ενώσεις μετατρέπονται σε σταθερό SOM μέσω μικροβιακών διεργασιών. Τα άνυδρα συστήματα περιορίζονται από το νερό και, επομένως, μπορεί να έχουν διαφορετικό δυναμικό αποθήκευσης C υπό μεταβαλλόμενα κλίματα από άλλα οικοσυστήματα που περιορίζονται από άζωτο ή φώσφορο.
Μέχρι στιγμής τα άνυδρα και ημίξηρα οικοσυστήματα έχουν αποτελέσει αντικείμενο ελάχιστων μελετών που αποδίδουν τη σημασία τους σε παγκόσμιο πλαίσιο και ως προς τον ρόλο τους στην κοινωνία και πώς θα αλλάξουν με την κλιματική αλλαγή. Τα ευρήματά μας υποδεικνύουν ότι οι ημίξηρες περιοχές και τα οικοσυστήματα τους αξίζουν αυξημένη προσοχή ως βασικό οικοσύστημα που μπορεί να απομονώσει το C από την ατμόσφαιρα. Πολλαπλές γραμμές αποδεικτικών στοιχείων υποδηλώνουν σημαντική συσσώρευση C στο έδαφος με αυξημένο CO2 , επιβεβαιώνοντας μια πιθανή σημαντική αρνητική παγκόσμια ανάδραση για το ατμοσφαιρικό CO2 και κλίμα.
