Потепление снижает выбросы оксидов азота в лесах умеренного пояса

Концептуальные модели, иллюстрирующие реакцию выбросов газообразного азота в лесной почве на потепление. Автор: Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2513401122

Исследователи из Института прикладной экологии Китайской академии наук и Калифорнийского университета в Риверсайде изучили, как на потерю газообразного азота (NO, N₂O и N₂) из лесной почвы влияет изменение климата, подчеркивая ключевую роль этих газов в регулировании круговорота питательных веществ и функционировании экосистемы леса.

Исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences 24 ноября.

Круговорот азота и пробелы в исследованиях

Десятилетиями климатические модели предсказывали, что потепление ускорит круговорот азота и увеличит его газообразные потери. Однако большинство предыдущих исследований основывались на ручном или низкочастотном отборе проб и часто фокусировались только на N₂O, упуская из виду NO и N₂. В результате полная картина потерь газообразного азота в условиях потепления климата оставалась неясной.

Чтобы заполнить этот пробел, исследователи провели работу на базе Цинъюаньского эксперимента по потеплению в лесах на северо-востоке Китая — крупнейшей в мире инфракрасной платформы для лесного потепления. Это место предоставляет уникальную возможность изучить выбросы газообразного азота из почвы в контролируемых условиях долгосрочного потепления.

Ключевые результаты полевого эксперимента

Их исследование представляет собой первую количественную оценку эффектов потепления на выбросы как NO, так и N₂O в лесной экосистеме in situ. Примечательно, что исследователи собрали более 200 000 автоматических измерений газа в реальном времени за шесть лет, что значительно превышает временное разрешение любых предыдущих исследований.

Вопреки давним ожиданиям, основанным на лабораторных данных о температурной чувствительности (Q₁₀), экспериментальное потепление на 2 °C привело не к увеличению, а к снижению выбросов газообразного азота из почвы. Годовые выбросы NO сократились на 19%, а выбросы N₂O — на 16%.

Это сокращение выбросов азота нельзя было объяснить усиленным микробным восстановлением до N₂, увеличением поглощения азота растениями или выщелачиванием, либо изменениями в количестве генов, связанных с круговоротом азота. Вместо этого исследователи обнаружили, что вызванное потеплением иссушение почвы, хотя и незначительное, было достаточным для подавления микробных превращений азота, которые генерируют газообразные потери.

Последствия для климатических моделей и управления экосистемами

В целом, исследование ставит под сомнение ключевые предположения многих моделей экосистем и климата, которые часто опираются на лабораторные параметры, не полностью отражающие полевые условия. Эти результаты подчеркивают важность долгосрочных наблюдений с высоким разрешением для понимания того, как экосистемы реагируют на потепление мира.

Эти результаты заполняют критический пробел в знаниях, имеющий широкие последствия для климатологии и управления экосистемами. Они помогут стимулировать новую волну моделирования экосистем, учитывающего эти неожиданные изменения в круговороте азота.

Больше информации: Kai Huang et al, Climate warming reduces soil gaseous nitrogen losses in a temperate forest, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2513401122

Источник: Chinese Academy of Sciences