Более тёплые зимы в регионах со стабильным снежным покровом могут нарушать работу почвенных микроорганизмов, от которых зависит круговорот питательных веществ и развитие растений. К таким выводам пришли исследователи из Университета Теннесси, Университета Мичигана и Университета Оклахомы. Работа опубликована на платформе The Conversation.
Учёные изучали процессы, происходящие в почве под снежным покровом. Несмотря на внешнюю «зимнюю спячку», в почве продолжается активная деятельность микроорганизмов, которые перерабатывают органические остатки и высвобождают питательные вещества. Весной эти вещества становятся доступными для растений.
Ключевую роль в этом процессе играют арбускулярные микоризные грибы, которые формируют симбиотические связи более чем с 75% видов растений. Они обеспечивают растения водой и питательными веществами, получая взамен углерод.
Снежный покров выполняет изоляционную функцию, поддерживая стабильную температуру почвы даже при сильных морозах. Однако при потеплении зим, сокращении толщины снега или выпадении дождя вместо снега почва может промерзать глубже, что влияет на активность микробных сообществ.
В рамках долгосрочного эксперимента в Скалистых горах США учёные на протяжении трёх десятилетий моделировали повышение температуры воздуха примерно на 2°C — уровень, прогнозируемый к концу XXI века. За это время на поверхности наблюдалось изменение растительного покрова: луговые экосистемы постепенно сменялись кустарниковыми формациями.
Под землёй были зафиксированы изменения в составе микоризных грибов и снижение их численности. Это повлияло на способность растений усваивать питательные вещества и переносить стрессовые факторы, включая засуху и низкие температуры.
Отдельный эксперимент по ускоренному таянию снега показал, что более раннее исчезновение снежного покрова активизирует рост микоризных грибов примерно на неделю раньше обычного, при этом рост корней растений не ускоряется синхронно. В результате возникает временной разрыв между активностью грибов и потребностями растений.
Исследователи также отмечают, что раннее таяние снега может способствовать вымыванию питательных веществ из почвы в водоёмы. Такой процесс ранее фиксировался в горных лугах Колорадо, а также в умеренных лесах Новой Англии и Среднего Запада США.
По мнению авторов, потепление зим может приводить к снижению весеннего роста растений и изменению структуры экосистем. Дальнейшая адаптация микробных сообществ и растений к изменяющимся климатическим условиям будет определять устойчивость этих систем в будущем.