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
      Wycinanie drzew w sposób nieunikniony prowadzi do uwalniania węgla do środowiska, jednak wpływ wylesiania na zmiany klimatyczne jest znacznie przeszacowany, twierdzą autorzy najnowszych badań. Zespół pracujący pod kierunkiem naukowców z Ohio State University i Yale University obliczył, że od roku 1900 wycinka lasów w celu pozyskania drewna oraz pod uprawy przyczyniła się do emisji 92 miliardów ton węgla.
      Nasze wyliczenia dały wynik aż pięciokrotnie mniejszy niż poprzednie szacunki, które mówiły, że od roku 1900 wylesianie przyczyniło się do emisji 484 miliardów ton węgla, czyli jest odpowiedzialne aż za 1/3 emisji antropogenicznej, mówi profesor Brent Sohngen z Ohio State University. Uczony zauważa, że autorzy poprzednich szacunków nie wzięli pod uwagę nowych nasadzeń drzew oraz innych metod zarządzania lasami, które zmniejszyły wpływ wylesiania na środowisko. Model obliczeniowy, który wykorzystano przy najnowszych badanach, brał pod uwagę wiele różnorodnych działań z zakresu gospodarki leśnej, które przyczyniły się do zmniejszenia negatywnego wpływu wycinki.
      W ciągu ostatnich stu lat dokonał się znaczący zwrot w gospodarce leśnej. Lasy zaczęto postrzegać jako zasób odnawialny, a nie nieodnawialny. Szacujemy, że działania takie jak zalesianie i inne techniki gospodarki znacząco zmniejszyły niekorzystny wpływ wycinki lasu na środowisko, mówi Sohngen i wyjaśnia, iż autorzy poprzednich badań brali pod uwagę odrastanie lasu jedynie w sposób naturalny, bez żadnej interwencji człowieka.
      Użytkowanie ziemi i zmiany w jej użytkowaniu mają stosunkowo niewielki wpływ na emisję węgla w porównaniu z niemal 1300 miliardami ton wyemitowanymi w tym samym czasie przez przemysł, dodaje Sohngen.
      Dotychczasowe szacunki mówiły, że wycinka drzew odpowiada za 27% antropogenicznej emisji węgla od roku 1900. Nowe szacunki pokazują, że odsetek ten jest mniejszy i wynosi 7%.
      Przeszacowano emisję, gdyż nie wzięto pod uwagę ponownego zalesiania, które jest techniką stosowaną na całym świecie od 70 lat. Zalesianie to rynkowa odpowiedź na spostrzeżenie, że do lat 90. zabraknie starych drzew. Wtedy to, w latach 50. firmy zajmujące się wycinką zaczęły również sadzić drzewa i zarządzać lasami. W ten sposób cały przemysł drzewny stopniowo zmienił się z przemysłu wydobywczego zasobów nieodnawialnych w przemysł uprawy drzew, dodaje współautor badań, Robert Mendelsohn z Yale University.
      W artykule opublikowanym na łamach Journal of Forest Economics, którego cały numer specjalny poświęcono metodom obliczeniowym służącym ocenie wpływu lasów na obieg węgla, naukowcy zauważają, że jeśli przyjrzymy się trendom z ostatnich dekad, to zauważymy, że w walce z globalnym ociepleniem należy skupić się przede wszystkim na emisji przemysłowej. Tym bardziej, że w ciągu ostatnich 10–15 lat wyraźnie widać, że coraz mniej starych lasów jest wycinanych i trend ten prawdopodobnie utrzyma się w przyszłości. Nie oznacza to jednak, że możemy zrezygnować z ochrony lasów. Wręcz przeciwnie. Ekonomiści zauważają, że jeśli rządy na całym świecie będą prowadziły odpowiednią gospodarkę, przyjmą rozwiązania zachęcające do ochrony lasów, to działania takie odegrają olbrzymią rolę w walce ze zmianami klimatu.
      Wylesianie jest postrzegane jako olbrzymie źródło emisji węgla, jednak nie jest to duże źródło. Wielkim źródłem jest sektor energetyczny i to na nim powinniśmy skupić swoją uwagę. Na nim oraz na zwiększeniu roli lasów jako czynnika chroniącego środowisko, stwierdza Sohngen.
      Możliwe jest takie zarządzanie światowymi lasami, by przechowywały one więcej węgla niż obecnie. Część z tego dodatkowego węgla może być przechowywana w niemal niezmiennym lesie tropikalnym, który w ogóle nie jest wycinany, a część w lasach zarządzanych przez człowieka. W dalszej przyszłości lasy mogą stać się źródłem energii. Jeśli drewno będzie spalane, a jednocześnie będziemy przechwytywać i przechowywać węgiel z tego spalania, to lasy mogą efektywnie wyłapywać węgiel z atmosfery i pomogą osiągnąć długoterminowe cele jeśli chodzi o utrzymanie średnich temperatur na Ziemi, dodaje uczony.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Żyjące w glebie skąposzczety, np. dżdżownice, to jedne z najważniejszych, a jednocześnie najmniej zauważanych, zwierząt na Ziemi. Spulchniają one i użyźniają glebę, prowadzą recykling składników odżywczych, dzięki nim woda i powietrze mogą sięgać większych głębokości. Bez pierścienic gleba byłaby w znacznie gorszym stanie, a jej produktywność by spadła.
      Teraz po raz pierwszy w historii stworzono mapę występowania tych zwierząt. W pracach brało udział ponad 140 naukowców, którzy w 6900 miejscach na świecie sprawdzili glebę i skatalogowali w niej setki gatunków.
      Mamy tutaj pierwszy globalny obraz występowania jednej z najważniejszych grup zwierząt, mówi Stefan Scheu z Uniwersytetu w Gottingen. Uczony, który nie brał udziału w badaniach, mówi, że dzięki tej wiedzy możliwe będzie opracowanie planu ochrony ekosystemu z uwzględnieniem zwierząt żyjących zarówno w gruncie jak i ponad nim.
      Już w XIX wieku naukowcy skatalogowali wiele zwierząt i roślin żyjących na Ziemi. Jednak nie dotyczyło to organizmów żyjących w glebie. Przez długi czas nie wiedzieliśmy, gdzie i jakie gatunki żyją, mówi ekolog gleby, Noah Fierer z University of Colorado w Boulder.
      Stworzenie mapy skąposzczetów zamieszkujących glebę do pomysł Helen Philips i jej kolegów z Niemieckiego Centrum Badań nad Bioróżnorodnością w Lipsku. Skontaktowali się oni ze specjalistami w tej dziedzinie i poprosili o przesłanie danych. Odpowiedziało 141 naukowców, którzy dostarczyli danych z ponad 6900 miejsc w 57 krajach. Dostaliśmy trzykrotnie więcej danych niż się spodziewałam, mówi Philips.
      Do tworzenia mapy wykorzystano modelowanie komputerowe i tutaj naukowców czekało spore zaskoczenie. Okazało się bowiem, że czynnikiem decydującym o tym, jak dobrze radzi sobie populacja skąposzczetów w glebie są temperatury i opady, a nie – jak sądzono – rodzaj gleby. Uczonych zaskoczyło, jak mały wpływ na populację miała gleba, w której zwierzęta żyją. Badania pokazują, że zmiany klimatu będą miały poważne konsekwencje również dla zwierząt żyjących pod ziemią.
      Zaskakujący był też rozkład gatunków. O ile flora i fauna na powierzchni naszej planety wykazuje największe zróżnicowanie w tropikach, to – przynajmniej w skali lokalnej – życie podziemne wygląda inaczej. Gleby Europy, północno-wschodnich USA, południowego krańca Ameryki Południowej oraz południowe regiony Nowej Zelandii i Australii mają na danym obszarze więcej gatunków podziemnych skąposzczetów niż tropiki. Występuje tam też więcej osobników. Modelowanie wykazało, że na każdy metr kwadratowy gleby w strefach umiarkowanych przypada do 150 takich organizmów, a w tropikach jest to zaledwie 5 sztuk.

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