خاک جنگل‌ها نقش شگفت‌انگیزی در حذف متان از جو ایفا می‌کنند و یافته‌های جدید نشان می‌دهد که برخی از اثرات تغییرات آب و هوایی می‌تواند آن‌ها را حتی در این زمینه بهتر کند. متان یک گاز گلخانه‌ای قوی است که در گرم شدن کره زمین نقش دارد، اما میکروارگانیسم‌های موجود در خاک می‌توانند آن را قبل از اینکه در هوا تجمع یابد، تجزیه کنند.
دانشمندان از دانشگاه گوتینگن و موسسه تحقیقات جنگل‌های بادن-وورتمبرگ (FVA) مجموعه جامع‌تری از اندازه‌گیری‌های بلندمدت جذب متان توسط خاک‌های جنگلی را تجزیه و تحلیل کردند. یافته‌های آن‌ها یک روند غیرمنتظره را نشان داد: در شرایط آب و هوایی خاص که ممکن است در آینده رایج‌تر شود، خاک‌های جنگلی در واقع می‌توانند میزان متان بیشتری را که از جو حذف می‌کنند، افزایش دهند.
محققان به بررسی اندازه‌گیری‌هایی که از 13 سایت جنگلی در جنوب غربی آلمان در طول دوره‌هایی تا 24 سال جمع‌آوری شده بود، پرداختند. به طور متوسط، میزان متان جذب شده توسط خاک‌ها سالانه حدود 3 درصد افزایش یافته است. محققان این افزایش را به کاهش بارندگی و افزایش دما مرتبط کردند که شرایطی را ایجاد می‌کند که ورود متان به خاک و تجزیه آن توسط میکروارگانیسم‌ها را آسان‌تر می‌کند.
این یافته‌ها که در Agricultural and Forest Meteorology منتشر شده است، تحقیقات قبلی را که نشان می‌داد تغییرات آب و هوایی به طور کلی توانایی خاک‌های جنگلی برای جذب متان را کاهش می‌دهد، به چالش می‌کشد.
نحوه اندازه‌گیری جذب متان در طول 24 سال
برای درک اینکه جذب متان در طول زمان چگونه تغییر می‌کند، محققان مجموعه گسترده‌ای از اندازه‌گیری‌های گاز خاک را که از طریق برنامه نظارتی طولانی‌مدت FVA جمع‌آوری شده بود، بررسی کردند.
این اندازه‌گیری‌ها شامل پروفایل‌های گاز خاک بود که ترکیب شیمیایی گازهای به دام افتاده در خاک را در عمق‌های مختلف نشان می‌دهد. محققان هر دو هفته یکبار نمونه‌های هوا را از طریق لوله‌های نازکی که در زیر زمین نصب شده بود جمع‌آوری و در آزمایشگاه تجزیه و تحلیل می‌کردند. این نمونه‌برداری مکرر به دانشمندان اجازه داد تا تغییرات در غلظت متان را در طول سال‌ها ردیابی کنند.
برای تایید یافته‌های خود، این تیم از یک تکنیک اندازه‌گیری مستقل شامل محفظه‌های محکم هوا که مستقیماً روی سطح خاک قرار داده شده بود نیز استفاده کرد. با نظارت بر چگونگی تغییر غلظت گاز در داخل این محفظه‌ها، محققان می‌توانستند تعیین کنند که آیا خاک متان را جذب می‌کند و میزان آن را محاسبه کنند.
ترکیب این روش‌ها به دانشمندان تصویری دقیق از جذب متان در سراسر سایت‌های جنگلی و نحوه واکنش آن به شرایط محیطی در حال تغییر ارائه داد.
چرا خاک‌های جنگلی گرمتر و خشک‌تر متان بیشتری جذب می‌کنند
اگرچه جذب متان بین 13 مکان متفاوت بود، اما یک الگوی کلی واضح وجود داشت. خاک‌های جنگلی در جنوب غربی آلمان در طول دوره‌های بارندگی کمتر و دمای بالاتر به طور موثری متان بیشتری را از جو حذف می‌کردند.
پروفسور مارتین ماایر از بخش علوم زراعی دانشگاه گوتینگن که این مطالعه را رهبری کرد و قبلاً در برنامه نظارت بر گاز خاک FVA مشارکت داشت، توضیح می‌دهد: «داده‌های بلندمدت ما نشان می‌دهد که تغییرات آب و هوایی لزوماً تأثیر منفی بر میزان متان جذب شده توسط خاک‌های جنگلی ندارد. در حالی که بزرگترین مطالعه تا به امروز از ایالات متحده نشان داد که جذب متان تا 80 درصد به دلیل افزایش بارندگی کاهش یافته است، مطالعه میدانی جامع‌تر ما در جنوب غربی آلمان نشان داد که برعکس این موضوع صادق است.»
«ما شاهد افزایش قابل توجه در جذب متان در مناطق جنگلی که مطالعه کردیم بودیم.»
توضیح این امر تا حدی در نحوه حرکت آب در خاک نهفته است. هنگامی که خاک با رطوبت اشباع شود، آب بسیاری از فضاهای کوچک بین ذرات خاک را پر می‌کند و حرکت گازها را در آن‌ها دشوارتر می‌کند. خاک خشک‌تر حاوی منافذ بیشتری پر از هوا است که به متان موجود در جو اجازه می‌دهد تا به عمق خاک نفوذ کند.
هنگامی که متان وارد خاک می‌شود، میکروارگانیسم‌ها از آن به عنوان منبع انرژی استفاده می‌کنند و آن را در این فرآیند تجزیه می‌کنند. افزایش دما می‌تواند فعالیت میکروبی را کمی تسریع کند و به این موجودات اجازه دهد متان را سریع‌تر مصرف کنند.
ترکیب این دو اثر به توضیح اینکه چرا دماهای گرمتر و بارندگی کمتر با جذب متان بیشتر در جنگل‌های مورد مطالعه مرتبط بود، کمک می‌کند.
یافته‌ها تحقیقات قبلی در مورد تغییرات آب و هوایی را به چالش می‌کشد
این نتایج دیدگاه متفاوتی نسبت به چندین بررسی تحقیقاتی بین‌المللی بزرگ ارائه می‌دهد. این تجزیه و تحلیل‌ها که به عنوان متاآنالیز شناخته می‌شوند، یافته‌های مطالعات فردی متعدد را برای شناسایی الگوهای گسترده‌تر ترکیب می‌کنند. بسیاری از آن‌ها به این نتیجه رسیده‌اند که جذب متان توسط خاک‌های جنگلی در حال کاهش است.
با این حال، مطالعه آلمانی نشان می‌دهد که رابطه بین تغییرات آب و هوایی و جذب متان پیچیده‌تر از آن روندهای کلی است. در حالی که افزایش بارندگی می‌تواند جذب متان را با محدود کردن حرکت گاز در خاک کاهش دهد، شرایط خشک‌تر می‌تواند اثر معکوس داشته باشد.
این یافته‌ها به این معنی نیست که تغییرات آب و هوایی برای جنگل‌ها مفید است. در عوض، آن‌ها نشان می‌دهند که اثرات آن بر جذب متان می‌تواند بسته به دماهای محلی، الگوهای بارندگی و شرایط خاک بسیار متفاوت باشد.
محققان بر اهمیت نظارت بلندمدت تأکید می‌کنند. مطالعات کوتاه‌مدت یا تجزیه و تحلیل‌هایی که اندازه‌گیری‌ها را از محیط‌های بسیار متفاوت ترکیب می‌کنند ممکن است تغییرات تدریجی را که تنها پس از سال‌ها مشاهده به دست می‌آید، از دست بدهند.
ماایر می‌گوید: «نتایج ما نشان می‌دهد که انجام یک سری اندازه‌گیری در طول سال‌ها و اجرای برنامه‌های نظارتی برای ارزیابی اثرات واقعی تغییرات آب و هوایی ضروری است.»
منبع: دانشگاه گوتینگن