Тонкий зелений шар моху на поверхні ґрунту в холодних пустелях виявляється набагато важливішим, ніж може здатися. За даними нового дослідження, про яке розповідає Scienmag, мохові біологічні ґрунтові кірки, або біокорки, здатні довше утримувати сніг на поверхні, збільшувати запаси води у сезонному сніговому покриві та підтримувати підземну біологічну активність, від якої залежить функціонування крихких пустельних екосистем.
Робота, опублікована в журналі Nature Geoscience, є однією з перших, що безперервно протягом кількох років відстежувала, як мохові біокорки впливають на поведінку снігового покриву в природних умовах пустелі.
Сніг затримується довше і стає глибшим
Порівняно з сусідніми ділянками голого ґрунту, поверхні, вкриті моховими біокорками, утримували сніг у середньому на 20,1 % довше — це приблизно ще 65 годин. Середня глибина снігу над такими ділянками була на 27,1 % більшою.
У регіонах, де вода надходить короткими сезонними імпульсами, додаткові години та сантиметри снігу можуть суттєво вплинути на екологічні процеси. Холодні пустелі не є «мертвими» просторами: тут мало вологи, різко змінюються температури, а значна частина річної біологічної активності залежить від того, коли тане сніг.
Сніговий покрив у таких екосистемах працює як тимчасове водосховище: узимку накопичує опади, а з потеплінням поступово віддає воду. Швидкість, з якою зникає цей «резервуар», визначає, коли зволожується ґрунт, коли оживають мікроорганізми і як довго рослини та інші організми мають доступ до води.
Що таке біокорки і як вони впливають на сніг
Біокорки — це співтовариства організмів на поверхні ґрунту: мохів, лишайників, ціанобактерій, водоростей, грибів і бактерій. Вони склеюють частинки ґрунту й змінюють його фізичні властивості.
У цьому дослідженні мохові біокорки змінили взаємодію снігу з поверхнею землі, збільшуючи її шорсткість і змінюючи теплопровідність. Більш шорсткий рельєф створює мікровпадини й захищені ділянки, які вловлюють сніг, що переноситься вітром, і зменшують його видування. Зміни теплопередачі впливають на те, як швидко тепло з ґрунту надходить у сніговий покрив.
Такі процеси, як вважають автори, сповільнюють втрату снігу на вкритих мохом ділянках. Абляція снігу — його зникнення через танення, сублімацію та інші механізми — залежить від сонячної радіації, температури повітря, вітру, вологості та теплообміну між снігом, ґрунтом і атмосферою. Змінюючи структуру та теплову поведінку поверхні, мохові біокорки порушують цю рівновагу.
Результат — не просто товстіший шар снігу, а більш стійке водосховище, яке довше залишається доступним для екосистеми.
Більше ґрунтової вологи та активніші мікроби
Вплив біокорок не закінчувався після танення снігу. Ґрунт під моховими біокорками містив на 16,0 % більше води, ніж ґрунт під сусідніми оголеними ділянками. Це свідчить, що затримка снігового покриву та змінений режим надходження талої води допомагали або ефективніше просочувати вологу в ґрунт, або утримувати її там довше.
Замість того щоб швидко втрачати зимові опади через випаровування, стік чи нерівномірне танення, ділянки з біокорками, ймовірно, перетворюють більшу частину снігу на воду, яку можуть використати ґрунтові організми.
Біологічна відповідь виявилася виразною. Багатство мікроорганізмів під моховими біокорками зросло до 46,1 % порівняно з голим ґрунтом; аналіз охоплював як бактеріальні, так і грибні спільноти. Ґрунтові мікроорганізми відіграють ключову роль у кругообігу поживних речовин, розкладанні та перетворенні органіки в форму, доступну для рослин та інших організмів.
Триваліший період наявності вологи розширює «вікно» для росту й метаболізму мікробів у середовищі, де зазвичай тривала посуха майже зупиняє біологічні процеси.
Активніший вуглецевий цикл у ґрунті
Дослідники також зафіксували до 33,5 % вищий потік вуглецю (carbon efflux) із ґрунту під моховими біокорками. Цей показник відображає вивільнення вуглекислого газу з ґрунту, головно через дихання мікроорганізмів і коренів рослин.
Підвищений потік вуглецю в цьому випадку означає, що вологіший, багатший на життя ґрунт під біокорками підтримує активніше мікробне дихання. Водночас це не свідчить автоматично про більші загальні втрати вуглецю з екосистеми: вуглецевий баланс залежить і від фіксації вуглецю, і від розкладання, і від довготривалого його зберігання.
Однак дані показують, що мохові біокорки пов’язані з більш динамічним вуглецевим циклом у ґрунті.
Значення для клімату та збереження пустельних екосистем
Отримані результати особливо важливі на тлі зміни клімату, яка змінює холодні пустелі. Потепління може скоротити тривалість снігового сезону, пришвидшити танення та збільшити частоту висихання ґрунту, зменшуючи час, доступний для активності мікроорганізмів і росту рослин.
Якщо мохові біокорки допомагають зберігати сніг і продовжувати період вологості ґрунту, їхня втрата може запустити негативний зворотний зв’язок: менше снігу — сухіший ґрунт, нижча мікробна різноманітність і слабше функціонування екосистеми.
Захист цих делікатних «живих кірок» може стати не лише питанням збереження біорізноманіття, а й практичною стратегією адаптації до кліматичних змін.
Результати дослідження показують, що малопомітна спільнота на поверхні ґрунту здатна впливати на цілий ланцюг екосистемних процесів — від фізичного зберігання зимових опадів до діяльності невидимих мікробних мереж під землею. У холодних пустелях, де важливий кожен епізод танення, розуміння та збереження цієї «живої шкіри» ґрунту може виявитися критичним для підтримання екосистем, що залежать від неї.