Термоіндуковане дихання

Температура є одним із визначальних факторів, що впливають на дихальну активність ґрунту й регулюють інтенсивність процесів деструкції (абіотичної й біотичної) його органічної частини (Rustad et al., 2000). Сильний позитивний кореляційний зв’язок між інтенсивністю дихання ґрунту та температурою середовища виявлено як у лабораторних експериментах (Шпаківська, 2008, 2009) так і в польових умовах, при чому ця закономірність зберігається на локальному (Lloyd, Taylor, 1994), регіональному (Курганова, Кудеяров, 1998) і глобальному (Rustad et. al, 2002) рівнях.

Встановлено також, що залежність інтенсивності емісії діоксиду карбону з ґрунту від температури є експоненційною (Luo, Zhou, 2006 ). Щоправда, ця закономірність виявлено у достатньо вузькому діапазоні температур - від 5-10 до 35-40°С.

Охолодження ґрунту нижче 5°С призводить до збільшення густини води й сповільнення процесів метаболізму в біологічних системах. Також зі зменшенням температури збільшується розчинність у воді СО2. Ці особливості призводять до пригнічення едафону, тому, за цих умов, емісія СО2 з ґрунту представлена, головно, мінералізаційним потоком. Натомість температури вищі 35°С є також несприятливими для більшості ґрунтових організмів помірного кліматичного поясу, а тривалий вплив температури вищої за 40°С призводить до незворотних змін у біосистемах, внаслідок денатурації білкових компонентів.

В наших дослідженнях проведено оцінку емісії СО2 ґрунтом за двох температур - 15, 25, вибір яких є невипадковим. Перша відповідає середньо літній температурі ґрунту в межах території досліджень, а вибір другої - пов’язаний із імітацією впливу глобального потепління на стан ґрунтової екосистеми, оскільки, відповідно до розрахунків IPCC (IPCC, 2007), саме до таких значень зросте температура поверхні ґрунту в середніх широтах через 100 років за збереження сучасного тренду. Натомість інкубування зразків при 35°С довзолило оцінити зміну інтенсивності емісії діоксиду карбону з ґрунту в умовах імітації екстремально високих температур (рис. 5.6).

Рис. 5.6 Зміни інтенсивності емісії СО2 з ґрунту при підвищенні температури від 15 до 25°С (травень 2009 року)

Як видно з наведених даних, інтенсивність емісії СО2 з ґрунту контрольного й дослідних варіантів суттєво відрізняється. Досліджувані ґрунти не однаково прореагували на підвищення температури. Так, у контрольному варіанті, продовж шестигодинного інкубаційного експерименту інтенсивність емісії СО2 з ґрунту зросла на 43% внаслідок підвищення температури з 15 до 25 ºС. У варіантах ГВВГ, С та Р цей показник склав відповідно 11, 14 і 25% відповідно. Представляє інтерес, що в ґрунтах лісових екосистем, розладнаних рівномірно-поступовим та суцільним рубаням другого ярусу спостерігається зворотна закономірність - зі збільшенням температури інтенсивність дихання ґрунту зменшилась на 4 та 27% відповідно.

На підставі отриманих результатів запропоновано ввести поняття “термочутливість ґрунту”, що характеризує залежність темпів деструкції органічної частини ґрунту від впливу температурного фактору. На рис. 5.6 видно, що серед розглянутих варіантів, найвища термочутливість властива едафотопу старовікового дубово-грабового лісу. Вона різко зменшується на зрубах і досягає від’ємних значень у ґрунтах варіантів РПВГ і СВГ. Цей факт має важливе значення з огляду на перспективу подальших досліджень впливу знеліснення на стан ґрунтового резервуару Карбону в контексті глобальних кліматичних змін.

За Садиковым і Зуєвою (1982), температури, при яких спостерігаються найвищі показники дихального газообміну, називають оптимальними і цей підхід достатньо широко використовується сучасними дослідниками (Шпаківська, 2008). На наш погляд це твердження є не зовсім коректним і потребує перегляду, оскільки, зростання емісії СО2 ґрунтом за підвищення температури пов’язано з переходом системи з енергоекономного режиму в енергозатратний. Відповідно до результатів досліджень засновника квантової хімії Е. Шрьодінгера (1962), розвинутих Гладишевим (1996) всі біологічні й біокосні системи здатні значно ефективніше використовувати наявні речовинні й енергетичні ресурси, ніж неживі, тобто є більш енергоекономними. В цьому контексті зрозумілим є твердження И.Ю. Винокурова, який казав, що чим економніший режим використання ресурсів ґрунтовою екосистемою, тим “досконалішою, стійкішою, тобто здатною до продукування й відтворення органічної речовини” вона є (Винокуров, 2007, с. 144).

Цікаві статті з розділу

Очищення води за допомогою озонування
Прогрес людства, розвиток культури і саме життя знаходяться в прямій залежності від запасів, збереження і використання води. Загальні запаси води на земній кулі за оцінкою М.І. Львовича ск ...

Фітотоксичність та хімічне забруднення ґрунтів м. Біла Церква
Прогресуюча дія господарської діяльності людства на природне середовище досягла рівня, при якому відбуваються істотні зміни в хімічному складі ґрунтового покриву широких територій. У загальн ...

Розрахунок розсіювання в атмосфері шкідливих речовин, що містяться у викидах підприємств
У результаті антропогенної діяльності відбувається забруднення атмосфери, що призводить до зміни хімічного складу атмосферного повітря. Під забрудненням атмосфери розуміють рідкі й тверді ча ...