Đất ở các khu rừng phương Bắc là những bể chứa chính yếu giúp giữ carbon dioxide mà cây cối thu vào và sử dụng cho quá trình quang hợp để không trả lại nó vào bầu khí quyển. Một thực nghiệm độc đáo do Peter Reich ở trường đại học Michigan đang chứng tỏ là, trong một hành tinh ngày một ấm hơn thì đất sẽ giải phóng nhiều carbon hơn là để cây cối hấp thụ.

Một địa điểm thực nghiệm của Reich và cộng sự.

“Đây không phải là tin vui bởi vì nó cho thấy rằng, trong một thế giới ấm hơn, đất đai sẽ trao trả lại một ít carbon của nó cho bầu khí quyển”, Reich, giám đốc Viện nghiên cứu Sinh học thay đổi toàn cầu ở UM, nói.

“Câu chuyện về bức tranh lớn này là việc mất thêm nhiều carbon sẽ luôn luôn là điềm xấu cho khí hậu hành tinh”, Guopeng Liang, tác giả thứ nhất của nghiên cứu, được xuất bản trên tạp chí Nature Geoscience ¹, nhận xét. Liang là nghiên cứu sinh tại trường đại học Minnesota trong khi thực hiện nghiên cứu. Hiện tại, anh là một nghiên cứu sinh hậu tiến sĩ ở trường đại học Yale và là một nhà nghiên cứu fellowship tại Viện nghiên cứu Thay đổi sinh học toàn cầu.

Bằng việc hiểu cách nhiệt độ gia tăng ảnh hưởng như thế nào đến dòng chảy carbon ra và vào đất, các nhà khoa học có thể hiểu sâu hơn và dự đoán những thay đổi trong khí hậu hành tinh chúng ta. Các khu rừng, về phần mình, lưu trữ khoảng 40% carbon của hành tinh trong đất.

Do đó mà đã có nhiều dự án nghiên cứu về cách biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến thông lượng carbon từ đất rừng. Nhưng chỉ có một vài nghiên cứu mới đây kéo dài trong vòng ba năm và phần lớn đều nhìn vào sự ấm nóng của đất hoặc trong không khí mà không tập trung vào cả hai, Reich nói.

Trong thực nghiệm mới, được họ tin là thực nghiệm đầu tiên của dạng này, nhóm nghiên cứu của Reich đã kiểm soát cả tình trạng đất và nhiệt độ nền của không khí mở. Họ cũng theo dõi nghiên cứu này trong vòng hơn một thập kỷ.

“Thí nghiệm của chúng tôi thuộc dạng độc nhất vô nhị”, Reich nói. Ông là giáo sư của trường Môi trường và bền vững UM. “Đây thực sự là một thực nghiệm thực tế nhất trên thế giới”.

Việc đánh đổi ở đây là vận hành một thực nghiệm phức tạp trong một thời gian dài quá đắt đỏ. Nghiên cứu do Quỹ Khoa học quốc gia Mỹ, Bộ Năng lượng Mỹ và trường đại học Minnesota, nơi Reich đồng thời là giáo sư Distinguished McKnight University, tài trợ.

Tham gia vào thực nghiệm này với Reich và Liang còn có các đồng nghiệp ở trường đại học Minnesota, Illinois và Trung tâm nghiên cứu môi trường Smithsonian.

Một thực nghiệm độc đáo đã chứng tỏ đất rừng phát thải nhiều carbon hơn là hấp thụ trong một hành tinh ấm hơn. Nguồn: Artur Stefanski.

Nhóm nghiên cứu thực hiện thí nghiệm ở hai địa điểm tại bắc Minnesota, trên tổng số 72 lô đất, tìm hiểu về hai kịch bản ấm lên khác nhau để so sánh với các điều kiện thông thường.

Ở một kịch bản, các lô đất được giữ ở mức cao hơn không khí xung quanh 1,7 độ C, và trong kịch bản còn lại, sự khác biệt là 3,3 độ C. Sự hô hấp của đất – quá trình phát thải carbon dioxide – gia tăng lên 7% trong trường hợp ấm nhẹ và 17% trong trường hợp cực đoan hơn.

Lượng carbon thở ra xuất phát từ quá trình chuyển hóa của rễ cây và các vi sinh vật đất ăn các loại thức ăn chứa carbon có sẵn với chúng: các loại đường và tinh bột thải ra qua rễ, các phần đã chết và bị phân hủy của cây cối, các vật chất hữu cơ trong đất và những vi sinh vật sống và chết khác.

“Các vi sinh vật này cũng giống như chính chúng ta vậy. Một số những gì chúng ta ăn được đưa trở lại bầu khí quyển”, Reich nói. “Chúng sử dụng cùng chính quá trình chuyển hóa như chúng ta làm khi thở ra CO₂ trở lại bầu không khí”.

Dẫu lượng carbon dioxide thở ra ở các lô đất thí nghiệm gia tăng ở các mức nhiệt độ cao hơn nhưng nó cũng không tăng nhiều như người ta chờ đợi, các nhà nghiên cứu cho biết.

Trong thiết kế thực nghiệm của họ cũng tính đến cả độ ẩm đất, vốn suy giảm trong các mức nhiệt ấm hơn do lượng nước mất mát đi từ cây cối và đất nhanh hơn. Vi sinh vật, tuy nhiên, lại thích đất ẩm ướt hơn và đất khô thường gây trở ngại cho quá trình hô hấp.

“Thông điệp ở đây là các khu rừng sẽ trở nên mất mát nhiều carbon hơn chúng ta mong muốn”, Reich nói. “Nhưng có thể sẽ không như vậy nếu như quá trình khô hạn của đất không diễn ra”.

Thanh Hương - Tiasang.

Nguồn: https://phys.org/news/2024-08-carbon-emissions-forest-soil-temperatures.html

https://seas.umich.edu/news/leaky-sink-carbon-emissions-forest-soil-will-likely-grow-rising-temperatures

———————————————-

1.https://www.nature.com/articles/s41561-024-01512-3