Сотрудники института внесли вклад в изучение современного изменения климата
В 2008 году в журнале “Science” разгорелась полемика между двумя крупными научными коллективами о роли постпирогенного угля в экосистемных процессах бореальных лесов. Группа авторов под руководством профессора Университета Umea (Швеция) Дэвида Водла (David Wardle) выдвинула и подтвердила 10-летними исследованиями гипотезу о потерях органического вещества лесными почвами под влиянием постпирогенного угля. Оппоненты теории под руководством американского учёного Иоганнеса Леманна (Johannes Lehmann) подвергли сомнению выводы, к которым пришли шведские учёные. Приведя весомые доводы против опубликованных результатов, оппоненты заключили: «Вопрос о влиянии постпирогенного угля на запасы почвенного углерода остаётся открытым и очень интригующим для новых исследований…» (J. Lehmann..2008, Science).
Неравномерное распределение обугленных стволов и ветвей приводит к высокой пространственной неоднородности концентрации угля в почве.
С тех пор интерес к изучению экологической роли постпирогенного угля в различных экосистемах постоянно растёт и, наряду с лесными пожарами, является неотъемлемой частью изучения современного изменения климата. Постпирогенный уголь долгое время считался инертным продуктом горения и своего рода «компенсацией» выбросов углекислого газа, поскольку при обугливании древесины происходит консервация углерода на долгие тысячелетия. Дискуссия на тему экологической роли угля в лесных экосистемах, начатая в Science в 2008 году, продолжается и в наши дни в ведущих международных журналах (Nature, Nature Climate Change, Ecology letters, Soil Biology and Biochemistry, Geoderma, Biology and Fertility of Soil и других). Экспериментальные исследования в разных географических зонах либо подтверждают, либо опровергают результаты шведских авторов или вовсе не обнаруживают влияния угля на процессы биодеструкции органического вещества. При этом в бореальной зоне России, имеющей самые большие запасы углерода в фитомассе и почвах и вместе с тем острую проблему лесных пожаров, подобных исследований до сих пор не проводилось.
Фоновый лиственничный лес – площадка проведения эксперимента.
Сотрудники лаборатории геоэкологии включились в изучение этого актуального вопроса и совместно с партнёрами из университета Хоккайдо провели полевой эксперимент в лиственничных лесах предгорий хр. Тукурингра (Зейский заповедник). В течение 515 дней изучалась биодеструкция тонких корней лиственницы Гмелина (Larix gmelinii (Rupr.) Rupr.) в присутствии различных концентраций постпирогенного угля. На протяжении двух лет регулярно проводились наблюдения за ходом разложения образцов и параметрами окружающей среды, в которых происходило разложение. Японские ученые многократно посещали экспериментальные площадки для совместных полевых работ. Для реализации этого научного проекта использовалась аналитическая база ИГиП ДВО РАН. Часть исследований выполнялась в экспериментальных лесах Центра северной биосферы университета Хоккайдо, где руководитель проекта С.В. Брянин в ходе длительной командировки проводил лабораторные и полевые работы.
Полевые работы в начале эксперимента.
Тонкие корни, благодаря быстрому приросту и отмиранию, наряду с надземным опадом вносят существенный вклад в пополнение запасов почвенного углерода в бореальных лесах. Постпирогенный уголь, образующийся при пожарах, постепенно заглубляется в почву и сохраняется в ней в течение тысячелетий. В таких условиях прирост, отмирание и разложение корневых систем в бореальных лесах происходит в непосредственном контакте с углём.
Согласно результатам исследования, свежесформированный уголь оказывает слабое влияние на биодеструкцию тонких корней. Однако по прошествии нескольких лет скорость биодеструкции органического вещества увеличивается, ускоряя сопутствующий процесс эмиссии CO2 из почв.
Извлечение образцов по истечении 150 дней.
Таким образом, впервые в природных условиях бореальных лесов подтверждено ускорение внутрипочвенной биодеструкции органического вещества в присутствии постпирогенного угля и связанная с этим процессом повышенная эмиссия CO2. Результаты исследования могут быть использованы при уточнении прогнозов изменения концентрации CO2 в атмосфере и при определении роли постпирогенного угля, долгое время считавшегося инертным продуктом горения.
Установка приборов и оборудования для измерения температуры и влажности.
Результаты данного эксперимента опубликованы в одном из ведущих мировых журналов по почвоведению «Soil Biology and Biochemistry», статья доступна по ссылке:
Bryanin S.V., et al., Fire-derived charcoal might promote fine root decomposition in boreal forests, Soil Biology and Biochemistry, 116 (2018) 1–3. DOI: 10.1016/j.soilbio.2017.09.031
Лабораторная обработка образцов.
Исследования динамики лесных экосистем Дальневосточного региона под воздействием современного изменения климата планируется расширить с участием институтов Дальневосточного отделения РАН и ведущих японских университетов (Токийского, Киото, Хоккайдо, Чиба).
Научная дискуссия в полевых условиях.
