Как реки регулируют глобальный углеродный цикл

Хотя речной перенос углерода в океан не в масштабе, который спасет людей от нашей проблемы с CO2, мы на самом деле не знаем, сколько углерода реки мира обычно сбрасывают в океан — важную часть глобального углеродного цикла. .Но в исследовании, опубликованном 14 мая в журнале Nature, ученые из Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI) вычислили первую прямую оценку того, сколько и в какой форме органического углерода экспортируется в океан реками. Оценка поможет разработчикам моделей предсказать, как экспорт углерода из глобальных рек может измениться по мере изменения климата Земли.

«Реки мира действуют как кровеносная система Земли, сбрасывая углерод с суши в океан и помогая уменьшить количество, которое возвращается в атмосферу в виде удерживающего тепло углекислого газа», — сказал ведущий автор и геохимик Валье Гали. «Часть этого углерода -« новый »углерод — возникает из разложившихся растительных и почвенных материалов, которые смываются в реку, а затем в море. Но часть его поступает из углерода, который долгое время хранился в окружающей среде в форме камней — "старого" углерода — которые были разрушены погодой и силой реки ".

Ученые, в число которых входили Бернхард Пойкер-Эренбринк и Тимоти Эглинтон (ныне ETH Zurich), собрали данные об отложениях, вытекающих из 43 речных систем по всему миру, что в совокупности составляет 20 процентов от общего количества наносов, сбрасываемых реками. Репрезентативные реки также охватывают широкий диапазон климатов, растительности, геологических условий и уровней беспокойства со стороны людей.По этим измерениям стока речных наносов исследовательская группа подсчитала количество частиц углеродсодержащих растений и обломков горных пород, которые экспортировала каждая река.

По их оценкам, реки мира ежегодно переносят в океан 200 мегатонн (200 миллионов тонн) углерода. Общее количество составляет около 0,02 процента от общей массы углерода в атмосфере. Может показаться, что это не так уж много, но за 1000–10 000 лет он продолжает накапливать значительные количества углерода (20 и 200 процентов), извлеченного из атмосферы.Обычно растения превращают CO2 из атмосферы в органический углерод посредством фотосинтеза.

Но большая часть этого углерода в конечном итоге возвращается в атмосферу при разложении растительного материала (или животных, поедающих растения). Однако небольшая часть этого материала попадает в реки. Они уносят его в море, где некоторые оседают на морское дно, похоронены и отключены от атмосферы на миллионы лет и в конечном итоге возвращаются на поверхность в виде скал.

В то же время реки также размывают углеродсодержащие породы на частицы, уносимые вниз по течению. В ходе процесса углерод подвергается воздействию воздуха, окисляя ранее заблокированный углерод до диоксида углерода, который может просачиваться обратно в атмосферу.

До сих пор у ученых не было возможности определить, какая часть углерода, уносимого реками, поступает из биосферных или петрогенных (горных) источников. Без этой информации возможности ученых моделировать или количественно прогнозировать связывание углерода при различных сценариях были ограничены.Чтобы решить эту дилемму, ученые впервые нашли новый способ отличить источники этого углерода — либо от эродированных горных пород, либо от разложившихся растений и почвенного материала.

Они проанализировали количество углерода-14, радиоактивного изотопа, в речных частицах. Углерод-14 распадается примерно за 60 000 лет, поэтому он присутствует только в материалах, полученных от живых существ, а не в горных породах. Вычитая часть частиц, не содержащих углерод-14, ученые вычислили процент, который был получен из земной биосферы: около 80 процентов.Но хотя биосферный углерод является основным источником углерода, экспортируемого реками, ученые также обнаружили, что реки, окруженные большим количеством растительности, не обязательно переносят больше углерода в океан.

Вместо этого экспорт «в первую очередь контролировался способностью рек мобилизовать и транспортировать» частицы. Эрозия является ключевым фактором: чем больше эрозии происходит вдоль реки, тем больше углерода она переносит в море и улавливает из воздуха.«Атмосфера — это небольшой резервуар углерода по сравнению с камнями, почвой, биосферой и океаном», — писали ученые в Nature. «Таким образом, его размер чувствителен к небольшому дисбалансу в обмене с этими более крупными резервуарами и между ними».

Новое исследование дает ученым более твердую возможность измерить важную и до сих пор неуловимую роль глобальных рек в планетарном углеродном цикле и расширяет их способность предсказывать, как речной экспорт углерода может измениться по мере изменения климата Земли.«Это исследование предоставит разработчикам геохимических моделей новую информацию о важной связи между глобальным углеродным и водным циклами», — говорит Дон Райс, директор программы в Отделе наук об океане Национального научного фонда, который является основным спонсором исследования.

Портал обо всем