האדמה היא מאגר הפחמן הטבעי הגדול ביותר בעולם. במערכות אקולוגיות צפוניות מאוחסנות כמויות גדולות במיוחד של פחמן, אך הן גם מושפעות במיוחד מההתחממות הגלובלית, שמגבירה את כמות הפחמן הדו-חמצני שמשתחרר מהקרקע, מה שיכול לתרום להתחממות נוספת בעתיד.
במחקר, שפורסם בכתב העת Global Change Biology ונערך על ידי צוות בינלאומי בראשות פרופ' מייקל באהן מהמחלקה לאקולוגיה באוניברסיטת אינסברוק שבאוסטריה, בדקו החוקרים כיצד התחממות מתמשכת משפיעה על ספיגת ושחרור פחמן דו-חמצני בשטחי העשב התת-ארקטיים, באזור פעיל גיאותרמית באיסלנד שהוגדר על ידי החוקרים כ"תא אקלים" טבעי.
מערכות אקולוגיות תת-ארקטיות אוגרות כמויות גדולות של פחמן. ככל שהאקלים ממשיך להתחמם, כך יותר ויותר פחמן דו-חמצני משתחרר לאטמוספרה, כאשר קיימת אי ודאות לגבי המידה שבה ניתן לפצות על אובדן הפחמן מהאדמה על ידי קליטתו באמצעות פוטוסינתזה צמחית.
"אם ההתחממות הגלובלית מגבירה את פירוק החומר האורגני בקרקע ובכך גם את אספקת חומרי ההזנה לצמחים, הרי שהצמחים צריכים לגדול טוב יותר ולספוג יותר פחמן דו-חמצני מהאטמוספרה", אמר פרופ' באהן, שיחד עם עמיתיו הופתע לגלות כי למרבה ההפתעה, ייתכן שאין זה המקרה כעת.
סדקים גיאותרמיים באיסלנד מספקים תנאים אידיאליים לחוקרים לבחון את ההשפעות ארוכות הטווח של התחממות האקלים על מערכות אקולוגיות באזורים הצפוניים של כדור הארץ. צוות המחקר השתמש באתר פעיל גיאותרמית באיסלנד כחלק מפרויקט בינלאומי לחקר השפעת ההתחממות הגלובלית ואספקת החנקן על מחזור הפחמן.
"חלקות המחקר אותרו במרחקים שונים מקו השבר ובהתאם התחממו במידה רבה או פחותה. על ידי דישון חלק מהחלקות בחנקן הצלחנו לחקור את ההשפעות האינטראקטיביות של התחממות האקלים ואספקת חנקן על מחזור הפחמן", הסביר פרופ' באהן. למעשה, ההתחממות הגלובלית מובילה לאובדן מסיבי של פחמן באדמה, שנפלט ונקלט באטמוספרה. "באזור שחקרנו באיסלנד, עד 40% מהפחמן שוחרר לאטמוספרה בשנים הראשונות לאחר ההתחממות. בשנים שלאחר מכן, הביומסה המיקרוביאלית עברה התאמה ומאזן הפחמן בקרקע התייצב שוב", הוסיף פרופ' באהן.
כדי להבין את הדרך שעובר הפחמן במחזור זה מהאטמוספרה דרך הצמחים והאדמה ובחזרה לאטמוספרה, צוות המחקר הוסיף את איזוטופ הפחמן היציב פחמן-13 במהלך הניסוי. "באמצעות האיזוטופ הצלחנו להתחקות אחר הנתיב של הפחמן בזמן שהוא נע במערכת האקולוגית. ראינו שיחד עם ההתחממות הגוברת, הפחמן שנקלט בצמחים השתחרר מהר יותר מהאדמה. מניסויי ההפריה ניתן להסיק בנוסף שככל שגברה ההתחממות כך התדלדל מאגר החנקן הצמחי. כתוצאה מכך, הספיגה הפוטוסינתטית של פחמן דו-חמצני על ידי המערכת האקולוגית ירדה, מה שהאיץ את שחרור הפחמן מהאדמה", סיכם פרופ' באהן.
למחקר יש השלכות חשובות על מחזור הפחמן והתפקיד שממלאים שטחי עשב בהפחתת שינויי האקלים. שטחים אלה נחשבים לשקע פחמן חשוב, שכן הם סופגים פחמן דו-חמצני מהאטמוספרה ואוגרים אותו באדמה. יחד עם זאת, אם ההתחממות תגרום להם לשחרר יותר פחמן דו-חמצני ממה שהם סופגים, הרי שהם עלולים להפוך למקור פליטה של גז החממה המזהם.
לכן, החוקרים אמרו כי ממצאי מחקרם מדגישים את הצורך במחקר נוסף על השפעות ההתחממות על שטחי עשב ומערכות אקולוגיות אחרות. הם גם מציעים שהמאמצים למתן את שינויי האקלים צריכים להתמקד בהפחתת פליטת גזי חממה, במקום להסתמך על כיורי פחמן טבעיים כדי לספוג אותם.
