Скрытая угроза для почв: комбинированные стрессоры опаснее, чем по отдельности

Глобальные изменения, включая изменение климата, загрязнение и изменение землепользования, оказывают всё большее давление на экосистемы. Особенно уязвимы городские почвы, которые подвергаются воздействию жары, засухи, дорожной соли, азотных отложений, поверхностно-активных веществ и микропластика. До сих пор влияние этих стрессоров чаще всего изучалось по отдельности, что не отражает реальную ситуацию, где они почти всегда действуют в комбинации.

Эксперимент по изучению влияния комбинированных факторов глобальных изменений на здоровье почвы, проведённый в климатической камере Свободного университета Берлина. Автор: Маттиас Риллиг

Новое исследование учёных из Свободного университета Берлина показывает, что в сочетании воздействие этих факторов может кардинально измениться. Даже факторы, которые по отдельности оказывают нейтральное или положительное влияние, в комбинации с другими могут создавать дополнительную нагрузку на здоровье почвы.

Исследование «Факторы глобальных изменений по-разному влияют при самостоятельном действии и в составе многофакторного фона» было опубликовано в журнале Nature Communications.

Учёные исследовали, как такие стрессоры, как потепление, засуха и загрязнение, влияют на здоровье почвы как по отдельности, так и в сочетании. Результаты показывают, что факторы, кажущиеся нейтральными или даже положительными при изолированном рассмотрении, в комбинации могут ухудшать структуру почвы или подавлять активность важных для экосистемы микробов. Это было особенно очевидно в случае потепления почвы.

Например, более высокие температуры сами по себе могут стимулировать активность микробов, стабилизирующих почву. Однако в сочетании с другими стрессорами почвы страдали. Одна из возможных причин заключается в том, что тёплые условия ускоряют испарение, что концентрирует вредные вещества в почвенной воде. Эти концентрированные токсины затем повреждают микробы и приводят к менее стабильным почвенным агрегатам — эффект, который проявляется только в экспериментах с множественными стрессорами.

«Эксперименты неоднократно показывают, что отдельные воздействия факторов глобальных изменений, таких как более высокие температуры, могут оказывать положительное влияние на почвы. Так почему же мы всё равно должны защищать наши почвы от таких факторов? Ключевая причина в том, что мы просто не знаем, как стрессоры взаимодействуют, когда возникают вместе», — говорит биолог Ребекка Ронгсток, ведущий автор статьи.

Вместе с коллегами Хуэйин Ли и Маттиасом Риллигом Ронгсток исследовала 140 образцов почвы, используя новую экспериментальную установку. Команда сравнила влияние шести комбинированных стрессоров с влиянием комбинаций, в которых поочерёдно отсутствовал один фактор. Учёные измеряли, среди прочего, активность почвенных микробов и стабильность почвенных агрегатов — рыхлых структур, необходимых для аэрации, проникновения воды и микробной жизни в почве.

Последствия для стратегий защиты почв

Исследование подчёркивает, что экологические риски можно реалистично оценить только при систематическом изучении факторов окружающей среды в комбинации друг с другом.

«Если мы хотим защитить экосистемы, наиболее эффективный курс действий — не обязательно сосредотачиваться на факторах, которые показывают наибольшие индивидуальные эффекты. Поскольку множественные факторы глобальных изменений взаимодействуют почти повсюду, возможно, разумнее нацелиться на комбинацию факторов, которые вместе дают наиболее сильные негативные последствия», — говорит профессор почвенной экологии Маттиас Риллиг, старший автор исследования.

В то же время результаты исследования указывают на пути восстановления. Если мы сможем уменьшить или устранить отдельные стрессоры — даже те, которые кажутся безвредными или полезными при рассмотрении по отдельности — ключевые функции почвы могут значительно улучшиться.

Источник: Freie Universitaet Berlin