Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Zmiany klimatu mogą zmienić właściwości gleby i jej zdolność do przechowywania wody

Recommended Posts

Zmiany klimatyczne mogą w wielu miejscach na świecie zmniejszyć zdolność gleby do absorbowania wody, twierdzą naukowcy z Rutgers University. To zaś będzie miało negatywny wpływ na zasoby wód gruntowych, produkcję i bezpieczeństwo żywności, odpływ wód po opadach, bioróżnorodność i ekosystemy.

Wskutek zmian klimatu na całym świecie zmieniają się wzorce opadów i inne czynniki środowiskowe, uzyskane przez nas wyniki sugerują, że w wielu miejscach na świecie może dość szybko dojść do znacznej zmiany sposobu interakcji wody z glebą, mówi współautor badań Daniel Giménez. Sądzimy, że należy badać kierunek, wielkość i tempo tych zmian i włączyć je w modele klimatyczne. Uczony dodaje, że obecność wody w glebie jest niezbędna, by ta mogła przechowywać węgiel, jej brak powoduje uwalnianie węgla do atmosfery.

W ubiegłym roku w Nature ukazał się artykuł autorstwa Giméneza, w którym naukowiec wykazał, że regionalne wzrosty opadów mogą prowadzić do mniejszego przesądzania wody, większego jej spływu po powierzchni, erozji oraz większego ryzyka powodzi. Badania wykazały, że przenikanie wody do gleby może zmienić się już w ciągu 1-2 dekad zwiększonych opadów. Jeśli zaś mniej wody będzie wsiąkało w glebę, mniej będzie dostępne dla roślin i zmniejszy się parowanie.

Naukowcy z Rutgers University od 25 lat prowadzą badania w Kansas, w ramach których zraszają glebę na prerii. W tym czasie odkryli, że zwiększenie opadów o 35% prowadzi do zmniejszenia tempa wsiąkania wody w glebę o 21–35 procent i jedynie do niewielkiego zwiększenia retencji wody.

Największe zmiany zostały przez naukowców powiązane ze zmianami w porach w glebie. Duże pory przechwytują wodę, z której korzystają rośliny i mikroorganizmy, co prowadzi do zwiększonej aktywności biologicznej, poprawia obieg składników odżywczych w glebie i zmniejsza erozję.

Gdy jednak dochodzi do zwiększenia opadów, rośliny mają grubsze korzenie, które mogą zatykać pory, a to z kolei powoduje, że gleba słabiej się poszerza i kurczy gdy wody jest więcej lub mniej.

W kolejnym etapie badań naukowcy chcą dokładnie opisać mechanizm zaobserwowanych zmian, by móc ekstrapolować wyniki badań z Kansas na inne regiony świata i określić, w jaki sposób zmiany opadów wpłyną na gleby i ekosystemy.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Oczyszczanie wody z rozpuszczalników organicznych, takich jak trichloroetylen (TRI), to nic nowego. Ale znalezienie metody, która takie zanieczyszczenia rzeczywiście neutralizuje, a nie tylko przesuwa w inne miejsce, to już wyczyn. Zespół pod kierunkiem dr hab. Anny Śrębowatej opracował metodę katalitycznego wodorooczyszczania, czyli przekształcania TRI w mniej szkodliwe dla środowiska węglowodory. Dzięki naukowcom z IChF PAN woda, nie tylko w naszych kranach, ale też w rzekach, może być czystsza i bezpieczniejsza dla zdrowia.
      Czysta woda to skarb, a zarazem dobro coraz trudniej dostępne. Rozmaite zanieczyszczenia są powszechne, a część z nich niezwykle trudno usunąć. Do takich zanieczyszczeń należy trichloroetylen (w Polsce oznaczany akronimem TRI). Ten organiczny rozpuszczalnik był powszechnie stosowany np. w syntezach organicznych, pralniach chemicznych oraz do przemysłowego odtłuszczania metali w procesie ich obróbki. Ze względu na szkodliwość od 2016 r. jego użycie zostało oficjalnie zakazane. Jednakże biorąc pod uwagę trwałość, może on jeszcze przez wiele lat występować zarówno w wodzie, jak i glebie – wyjaśnia Emil Kowalewski z zespołu, który opracował nowatorską metodę oczyszczania wody z tego związku. Projekt jest częścią globalnego trendu skoncentrowanego na ochronie zasobów wodnych. Prowadzone badania mogą być interesujące dla przemysłu, stać się potencjalnym punktem wyjścia do opracowania nowatorskich systemów oczyszczania wody. Dlaczego?
      Dzisiejsze oczyszczalnie ścieków to systemy składające się z wielu procesów fizycznych, chemicznych i biologicznych, ale efektywnie eliminują głównie konwencjonalne zanieczyszczenia. Inne przy odpowiednio wysokich stężeniach mogą pozostawać w wodzie. Tymczasem trichloroetylenu nie powinno być w niej wcale, ze względu na to, że jest mutagenny, kancerogenny, teratogenny, a do tego niezwykle trwały. Kumuluje się i zostaje na dnie zbiorników, a że jego rozpuszczalność w wodzie jest bardzo słaba, może szkodzić jeszcze przez wiele lat.
      Dziś z takimi związkami radzimy sobie, głównie przeprowadzając ich sorpcję. Jednakże w ten sposób jedynie przenosimy zagrożenie z miejsca na miejsce. Atrakcyjnym rozwiązaniem wydaje się katalityczne wodorooczyszczanie, czyli przekształcanie TRI w mniej szkodliwe dla środowiska węglowodory. Aby w pełni wykorzystać potencjał drzemiący w tej metodzie, trzeba było jednak opracować wydajny, stabilny i tani katalizator -mówi dr hab. Anna Śrębowata, profesor IChF.
      Wcześniej przeprowadzaliśmy badania z katalizatorami palladowymi. Były skuteczne, ale kosztowne - uśmiecha się Emil Kowalewski. Nowe katalizatory niklowe, opracowane w IChF PAN, pozwalają w tani i efektywny sposób prowadzić proces oczyszczania wody w trybie przepływowym, a przy tym są proste w syntezie. Wykorzystując katalizator, w którym nanocząstki niklu o średnicy ok. 20 nm osadzamy na powierzchni węgla aktywnego, łączymy właściwości sorpcyjne węgla i aktywność katalityczną niklu - wyjaśnia dr Kowalewski. W swoich badaniach naukowcy z IChF PAN wykazali ponadto, że nanocząstki niklu osadzone na węglu aktywnym o częściowo uporządkowanej strukturze wykazują wyższą aktywność i stabilność niż analogiczny katalizator oparty na nośniku o strukturze amorficznej.
      Naukowcy są jednak najbardziej dumni z innowacyjnego elementu swoich badań: technologii przepływowej. Dzięki niej można optymalizować parametry procesu, zmniejszyć ilość odpadów, a przy tym wykorzystywać katalizatory, które w reaktorach okresowych (czyli takich, gdzie jednorazowo oczyszcza się określoną partię produktu) były nieefektywne lub wręcz nieskuteczne. Tak było z naszym katalizatorem niklowym - opowiada dr Kowalewski. Bez technologii przepływowej jego zdolności do utylizowania TRI szybko spadały, katalizator ulegał zatruciu. W reaktorze przepływowym nawet po 25 godzinach nie obserwowaliśmy spadku aktywności, choć prowadziliśmy badania na stężeniach około 8000 razy przekraczających polskie normy jego zawartości w wodzie pitnej.
      Gdzie można wykorzystać nowatorską metodę? Przede wszystkim w stacjach uzdatniania wody i oczyszczalniach ścieków. Tam, gdzie chcemy, żeby woda trafiająca do "końcowego odbiorcy", niezależnie czy jest to użytkownik wody z kranu, czy pływająca w rzece ryba, była czysta.
      A co zrobić z produktami reakcji wodorooczyszczania wody z trichloroetylenu? Powstającymi związkami są węglowodory, głównie etylen. Nie powstaje go jednak na tyle dużo, by wystarczyło na dojrzewalnię bananów - uśmiecha się półżartem naukowiec. Po prostu się ulotni...

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Osoby zaprzeczające antropogenicznym przyczynom globalnego ocieplenia często podają przykłady Małej epoki lodowej czy Średniowiecznego optimum klimatycznego, które to mają świadczyć o tym, że podobne zjawiska zachodziły już w przeszłości, zatem człowiek nie ma wpływu na obecne ocieplenie.
      Nature Geoscience ukazały się właśnie dwa artykuły opisujące badania przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu w Bernie. Wykazały one, że ówczesne zmiany klimatu miały zasięg lokalny. Tymczasem zmiany obecne są odczuwalne na całej planecie.
      ałe epoka lodowa trwała mniej więcej w latach 1300–1850. O jej istnieniu świadczą zarówno doniesienia historyczne, jak i rekonstrukcje temperatury wykonywane np. na podstawie pierścieni wzrostu drzew.
      adacze z Berna przeanalizowali wszystkie dostępne obecnie dane, przeprowadzili rekonstrukcje temperatury dla poszczególnych obszarów globu i stwierdzili, że w ciągu ostatnich 2000 lat żadna z pięciu znanych zmian klimatu – Rzymskie optimum klimatyczne (250 p.n.e – 400 n.e.), Mała epoka lodowa późnej starożytności (VI–VII wiek), Okres chłodny wieków ciemnych (450–950), Średniowieczne optimum klimatyczne (800–1300) i Mała epoka lodowa (1300–1850) – nie była zmianą globalną.
      miany były odczuwalne regionalnie i w różnych okresach. Na przykład podczas Małej epoki lodowej minimum temperaturowe dla środkowych i wschodnich obszarów Pacyfiku nastąpiło w XV wieku, w Europie północno-zachodniej i na południowych wschodzie Ameryki Północnej przypadło ono na wiek XVII, a w pozostałych regionach miało miejsce w połowie XIX wieku. Zachodzące wówczas zmiany można wytłumaczyć na podstawie tego, co wiemy o naturalnej zmienności klimatu. Ponadto w przeszłości zmiany takie nie wykazywały spójności czasowej i przestrzennej, co oznacza, że wywołujące je zjawiska nie były na tyle silne, by wpływać na całą planetę w perspektywie dekad i wieków.
      becnie mamy do czynienia z zupełnie inną sytuacją. Ocieplenie klimatu, z którym mamy do czynienia obecnie, dotyczy ponad całej powierzchni Ziemi, a dla ponad 98% planety wiek XX był najprawdopodobniej najcieplejszym okresem od 2000 lat. Ponadto obecne zmiany wykazują bardzo wysoką koherencję czasoprzestrzenną, następują szybciej niż wcześniejsze znane nam zjawiska tego typu i nie da się ich wytłumaczyć odwołując się do naturalnej zmienności klimatu.
      Twierdzenie o naturalnej zmienności klimatu jest prawdziwe. Jednak jeśli nawet śledząc przeszłe zmiany klimatyczne cofniemy się aż do początków Cesarstwa Rzymskiego, to nie znajdziemy żadnego zjawiska, które w najmniejszym stopniu przypominałoby to, z czym mamy obecnie do czynienia. Dzisiejsze zmiany klimatyczne wyróżniają się niezwykle wysoką synchronizacją w skali całego globu, mówi paleoklimatolog Scott St. George z University of Minnesota.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wiele z informacji dotyczących spadku populacji owadów pochodzi z europejskich programów monitoringu. Niedawno zresztą pisaliśmy o alarmujących danych z Niemiec.
      Tyson Wepprich i jego koledzy z Oregon State University postanowili sprawdzić, czy podobne wzorce zanikania owadów występują też w USA. Aby się o tym przekonać zwrócono się do organizacji Ohio Lepidopterists, której członkowie od ponad 20 lat co tydzień odnotowują informacje o zauważonych przez siebie motylach.
      Przeanalizowaliśmy te dane i oceniliśmy trendy dla 81 gatunków motyli. Odkryliśmy, że populacja większości z nich zanika. Ogólna liczba motyli spadła w tym czasie o 33%, mówi Wepprich.
      Naukowcy zauważyli, że wraz ze wzrostem temperatury gatunki z południa przenoszą się bardziej na północ, a ich populacje rosną. Z kolei liczebność gatunków północnych spada. Owady są bardzo wrażliwe na temperaturę, a obserwowane zmiany wskazują, że jest do odpowiedź na zmiany klimatyczne, mówi Wepprich. Uczeni zaobserwowali, że spada liczebność nie tylko najrzadszych i najbardziej wrażliwych gatunków. Zdziwiło mnie, gdy zauważyłem, że zmniejsza się też liczebność popularnych gatunków dobrze dostosowanych do życia w środowisku zdominowanym przez ludzi, zarówno w obszarach rolniczych jak i miejskich, stwierdza uczony.
      Naukowcy uważają, że, oprócz zmian klimatycznych, do spadku liczebności motyli przyczynia się coraz większa fragmentacja ich habitatów oraz działalność rolnicza. Zauważyli też, że niektóre gatunki przystosowały się do zmian. W Ohio gatunek Erynnis baptisae zaczął korzystać z cieciorki pstrej. To roślina, która tutaj naturalnie nie występuje, ale jest powszechnie siana na poboczach dróg w celu ochrony ich przed erozją. Dzięki temu populacja Erynnis baptisae zwiększyła się trzykrotnie w ciągu ostatnich 20 lat.
      Ohio Lepidopterists prowadzą jeden z najszerzej zakrojonych w USA programów monitoringu motyli. Zgromadzone przez tych amatorów dane okazują się więc równie cenne, co informacje zebrane przez amatorów z Krefeld.
      Naukowcy zauważają, że dzięki takim grupom amatorów dysponujemy istotnymi danymi, dzięki którym możemy obecnie obserwować trendy niewidoczne w krótkim terminie.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Liczące sobie tysiąclecia tropikalne gleby, które zostały odsłonięte w wyniku wycinki lasu i przeznaczenia terenów na działalność rolniczą mogą być nierozpoznanym dotychczas źródłem dwutlenku węgla. Naukowcy z Florida State University (FSU) prowadzili badania w 19 miejscach we wschodnich regionach Demokratycznej Republiki Kongo i odkryli, że takie pozbawione lasu obszary emitują CO2, który jest znacznie starszy i łatwiej biodegradowalny niż gaz emitowany z gęsto zalesionych obszarów.
      Ten starszy dwutlenek węgla jest wymywany przez deszcze z głębszych warstw gleby i trafia do wody. Jest chemicznie niestabilny i z czasem zostaje przetworzony przez mikroorgamizmy znajdujące się w wodzie, które uwalniają go do atmosfery. To proces podobny do tego, co wydarzyło się w Basenie Mississippi przed 100 laty i w ostatnich dziesięcioleciach w Amazonii. W Kongo zachodzi obecnie proces zamiany dziewiczych lasów w pola uprawne. Chcemy dowiedzieć się, co to oznacza dla cyklu obiegu węgla, mówi autor badań, profesor Rob Spencer z FSU.
      Sam wpływ wylesiania na obieg węgla jest dobrze poznany, jednak badania przeprowadzone przez Spencera sugerują, że mamy tutaj do czynienia z nieznanym mechanizmem przedostawania się węgla do rzek.
      Obecnie trudno jest oszacować wielkość tej emisji, dlatego jest takie ważne, by umieć ją umiejscowić wśród innych źródeł antropogenicznego CO2. Można przypuszczać, że wraz z postępującym wylesianiem i zamianą tych terenów na rolnicze, emisja będzie rosła, stwierdza doktorant Travis Drake.
      Zespół z FSU przeprowadził bardzo szczegółowe specjalistyczne analizy gleb i CO2, wykorzystując w tym celu najnowocześniejsze techniki spektrometrii mas. Naukowcy odkryli, że ze starszych gleb uwalnia się gaz o większej energii, który ponadto jest bardziej chemicznie zróżnicowany niż gaz uwalniany z terenów zalesionych. Ogólnie rzecz biorąc z terenów zalesionych uwalnia się więcej CO2 niż z obszarów, na których las wycięto. Jednak gaz pochodzący z obszarów pozbawionych lasu jest bardziej biolabilny, co oznacza, że jest łatwiej przyswajalny przez mikroorganizmy. Uczeni uważają, że to właśnie ta biolabilność częściowo wyjaśnia, dlaczego na obszarach z których wycięto las obserwuje się wyższe stężenie CO2.
      Większa biolabilność to zła informacja. Nie dość, że mówimy tutaj o obszarach, które już zostały zdegradowane poprzez wycinkę lasu, to jeszcze dochodzi tam do szybszej utraty składników odżywczych z gleby, utraty żyzności gleb, a co za tym idzie utraty składników odżywczych, które zasilają strumienie i rzeki. Oznacza to również, że węgiel, który przez tysiące lat był bezpieczne składowany w glebie zostaje teraz uwolniony i wchodzi we współczesny cykl obiegu węgla. Jeśli węgiel ten zostanie przetworzony na dwutlenek węgla i trafi do atmosfery, dodatkowo przyczyni się do efektu cieplarnianego.
      Oczywiście najlepszym rozwiązaniem zapobiegającym niekorzystnym zjawiskom byłoby zaprzestanie wycinki lasów. Jednak patrząc na całość realistycznie, naukowcy zwracają uwagę, że można wykorzystywać takie techniki uprawy roli, by ograniczyć utratę składników odżywczych. Gdy już dojdzie do zamiany terenu z leśnego na rolniczy można wykorzystać takie techniki jak stosowanie tarasów czy stref buforowych, które pozwolą na zmniejszenie wycieków węgla, wyjaśnia Drake.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Do 2040 roku dojdzie do znaczącej zmiany wzorca opadów na terenach uprawy pszenicy, soi, ryżu i kukurydzy. Jak wykazały badania przeprowadzone przez Międzynarodowe Centrum Rolnictwa Tropikalnego (Centro Internacional de Agricultura Tropical – CIAT), zmian należy się spodziewać, nawet jeśli zostaną spełnione warunki paryskiego porozumienia klimatycznego i dojdzie do redukcji emisji dwutlenku węgla.
      Autorzy badań, opublikowanych w PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), informują, że w ciągu 2 dekad należy się spodziewać, że nawet 14% terenów, gdzie uprawiane są pszenica, soja, ryż i kukurydza będzie bardziej suchych, a 31% – bardziej wilgotnych.
      Zmniejszą się opady nad obszarami uprawnymi w południowo-zachodniej Australii, południowej Afryce, południowo-zachodniej Ameryce Południowej, środkowym Meksyku oraz w basenie Morza Śródziemnego. Bardziej wilgotno będzie w Kanadzie, Rosji, Indiach i na wschodzie USA.
      Wspomniane cztery rośliny dostarczają ludzkości aż 40% kalorii. Specjaliści z CIAT ostrzegają, że właściciele pól już teraz powinni rozpocząć inwestycje, by przygotować się na zmiany wzorców opadów. Te i tak zajdą, nawet jeśli ludzkość zredukowałaby emisję gazów cieplarnianych. Przy scenariuszu wysokiej emisji większość regionów ma 2 dekady na przygotowanie się do zmian, przy niskiej emisji będzie to o 2-3 dekady więcej.
      Zmniejszenie opadów jest spodziewane na polach wielu ważnych producentów pszenicy. W Australii dotknie ono 27% upraw pszenicy, w Algierii będzie to 100% upraw, w Maroko 91%. Odczują je też producenci w RPA (79% upraw), Meksyku (74%), Hiszpanii (55%), Chile (40%), Turcji (28%), Włoszech (20%), Egipcie (15%) i innych krajach.
      "Nasze przewidywania są raczej ostrożne co do tempa zmian. Ponadto zauważalne zmiany w opadach to nie tylko problem dla rolnictwa, ale dla całego systemu zarządzania zasobami wodnymi, więc nasze badania dotyczą też innych dziedzin życia", mówi główna autorka badań, Maisa Rojas z Universidad de Chile.
      Naukowców najbardziej zaskoczyło tempo zmian. Okresem bazowym, do którego porównywano wyniki badań, były lata 1986–2005. Okazuje się, że już teraz w Rosji, Norwegii, Kanadzie i częściach wschodniego wybrzeża USA mamy do czynienia z zupełnie innymi wzorcami opadów niż wówczas. Naukowcy twierdzą, że aż 36% obszarów uprawnych doświadczy zwiększonych opadów. Rolnicy będą mieli do czynienia z innymi warunkami uprawy niż te, do których są przyzwyczajeni. To będzie warunki całkowicie wykraczające poza historyczne normy, a już teraz wielu rolników ma problemy z olbrzymią zmiennością warunków klimatycznych, mówi Julian Ramirez-Villegas.
      Najbardziej zaludnione kraje świata, Chiny i Indie, znajdą się w grupie, w której pola uprawne będą w przyszłości znacznie bardziej wilgotne niż dotychczas. Podobnych warunków doświadczą inni wielcy producenci ryżu, jak Japonia, Korea i Filipiny. Także rolnicy w północnej Europie, USA, Kanady i Rosji będą musieli zmierzyć się z dodatkową ilością wody opadającą na uprawy pszenicy.
      Naukowcy nie potrafią przewidzieć, jak zmiany odbiją się plonach. Żywności może być więcej, ale może być jej też mniej. Dużo zależy od tego, na ile ludzkość będzie w stanie przygotować się na zmiany.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...