Древний торф болот нельзя считать надежным местом хранения углерода: из-за засух, ирригации и пожаров он активно поступает в поверхностный сток, где подвергается микробному и фотохимическому окислению так же интенсивно, как и современное органическое вещество. К таким выводам пришли ученые, обнаружив современный и древний (1200-1400 лет) углерод в дренажных каналах в торфяниках Западного Калимантана. Результаты опубликованы в журнале Global Change Biology.
Болотные экосистемы хранят примерно столько же углерода, сколько содержит атмосфера, то есть около триллиона тонн. Из-за анаэробных условий органическое вещество в них практически не разлагается и может на тысячелетия консервироваться в виде залежей торфа. Изменения климата, земле- и водопользования приводят к нарушению устойчивости болот, и они начинают терять накопленный углерод. Часть его разлагают на месте микроорганизмы, а часть выносится за пределы экосистемы ручьями и каналами, и дальнейшая его судьба неопределенна: он может сохраняться и переоткладываться в новом месте, а может окисляться путем микробного дыхания или фотохимической минерализации и выбрасываться в атмосферу в виде углекислого газа.
Ученые под руководством Дженнифер Боуэн (Jennifer Bowen) из Калифорнийского университета в Сан-Диего исследовали окисление органического углерода в дренажных каналах болот Западного Калимантана в Индонезии. Они определяли возраст атомов в углекислом газе с помощью радиоуглеродного метода и ставили эксперименты по окислению органики, воздействуя на нее микробами и солнечным светом. В водах каналов они обнаружили растворенное органическое вещество в средней концентрации 47 ± 3 миллиграмм углерода на литр, из которых порядка шести миллиграмм приходилось на ароматические соединения — индикаторы недавних пожаров.
Оказалось, что после попадания в поверхностный сток углерод в составе древнего органического вещества теряет свою устойчивость. Он подвержен фотоминерализации в той же степени, что и современный, при этом высвобождаются из торфяников они по разным причинам. Вскоре после пожаров микроорганизмы предпочитают перерабатывать более молодое органическое вещество — до древнего им мешает добраться слой конденсированных полиароматических соединений, которые образуются в результате горения и плохо поддаются микробному разложению. Спустя некоторое время соотношение старого и нового углерода в стоке меняется. Если же случаются засухи и падает уровень грунтовых вод, то в поверхностном стоке начинает преобладать углерод возраста 1200-1400 лет, потому что начинают вымываться старые глубокие слои торфа.
Помимо засух разложению древнего углерода способствуют разветвленные сети каналов (чем их больше, тем ниже уровень грунтовых вод и тем глубже проседает толща торфа) и интенсивная ирригация торфяников людьми. Авторы отметили, что результаты их исследования подтвердили неустойчивость законсервированного органического вещества в окружающей среде. Для предсказания его миграции они рекомендуют ориентироваться на уровень грунтовых вод, сеть каналов и историю пожаров на местности.
Нарушенные болота по умолчанию считаются источником эмиссии углерода, но бывают случаи, когда происходит наоборот. Например, на севере Швеции осушенный торфяник оказался стоком углерода и за год поглотил 153 грамма этого элемента на квадратный метр площади. Впрочем, так произошло, потому что на нем активно рос лес.