Как лесные пожары меняют химический состав почвы

Эта статья была проверена согласно журналу Science X. редакционный процесс
и политика.
Редакторы выделили следующие атрибуты, обеспечив при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

корректура

Хорошо! Факторы, влияющие на выделение и передачу тепла. Фото: Nature Reviews Earth & Environment (2024). https://doi.org/10.1038/s43017-024-00548-8

× закрыть

Факторы, влияющие на выделение и передачу тепла. Фото: Nature Reviews Earth & Environment (2024). https://doi.org/10.1038/s43017-024-00548-8

Огромные и продолжительные лесные пожары, которые становятся все более распространенными в последние годы, могут вызвать изменения в химическом составе почвы, которые влияют на загрязнение воды, качество воздуха и рост растений. Однако, согласно обзорному исследованию, эти изменения плохо отслеживаются и редко учитываются при восстановлении после пожара или оценке рисков. опубликовано 14 мая в Nature Reviews Earth & Environment.

Исследование, проведенное учеными Стэнфордского университета и Университета штата Колорадо, показало, что необходимы более совершенные методы для мониторинга изменений в почве и окружающих экосистемах. Этот расширенный мониторинг может помочь в принятии решений о том, как обрабатывать питьевую воду, полученную из сгоревших территорий, поддерживать лесовосстановление и защищать рабочих от токсинов во время очистки, восстановления или восстановления растительности.

«В нашем исследовании мы объединяем органическую и неорганическую химию, тогда как многие исследования пожаров обычно рассматривают только одну предметную область», — сказала почвенный биогеохимик Клаудия Авила, которая руководила исследованием вместе с Аландрой Лопес, доктором философии. 22 года, в то время как оба исследователя были постдокторантами в лаборатории профессора Стэнфордской школы устойчивого развития Дорра Скотта Фендорфа.

«Лучшее понимание молекулярных механизмов в почве может помочь объяснить, например, почему питьевая вода из водораздела, пострадавшего от лесного пожара, внезапно становится более токсичной или почему лес не возвращается», — сказал химик-почвовед из Университета штата Колорадо Томас Борч. , старший автор исследования.

Воздействие климата и экосистем

В обзоре приводятся данные недавних исследований, свидетельствующие о том, что лесные пожары могут выбросить в атмосферу больше углекислого газа, вызывающего потепление планеты, чем ожидалось. Подобные древесному углю остатки сгоревшей древесины и других органических материалов, известные как черный углерод, не могут удерживать углекислый газ в течение длительного времени, как надеялись ученые.

«Углерод, прошедший через лесной пожар и становится черный углерод на самом деле микробы могут с большей готовностью превращаться в углекислый газ, чем считалось ранее», — сказал Фендорф, профессор Терри Хаффингтона в Стэнфорде.

«С точки зрения климата, мы до сих пор плохо понимаем, сколько углерода, оставшегося после пожара, может быть преобразовано в парниковые газы, такие как углекислый газ», — сказал Борх, который работал в лаборатории Фендорфа в качестве исследователя. постдокторант 20 лет назад.

Авторы отмечают, что лесные пожары могут принести много пользы экосистемам. Некоторые пожары могут увеличить содержание азота в почве и повысить водорастворимость почвы. органический углероднапример, создание условий для возобновления роста. Однако восстановление зависит от присутствия других химических веществ. Например, для прорастания многих семян необходимы определенные типы органических молекул, образующиеся в почве во время пожаров.

Если местный химия почвы и условия пожара не производят достаточного количества этих молекул, называемых каррикинами, восстановление растительности может замедлиться.

Другое исследование, включенное в новый обзор, показало, что лесные пожары могут удвоить концентрацию в почве группы токсичных химикатов, известных как полициклические ароматические углеводороды, которые могут вызывать химические реакции, препятствующие восстановлению растительности. По словам Борха, эти эффекты молекулярного масштаба вполне могут объяснить загадку обширных территорий, где деревья с трудом восстанавливаются после лесных пожаров в Скалистых горах.

Лесные пожары также могут изменить химические свойства неорганических материалов, таких как металлы, в почве. Огонь может превратить металлы в опасные формы, которые легко перемещаются по окружающей среде, оказываясь в воздухе или в близлежащей воде, объяснили авторы, ссылаясь на недавние исследования Фендорфа и Лопеса.

Ученые зафиксировали высокий уровень опасной формы металла хром на местах лесных пожаров в результате термической трансформации встречающихся в природе доброкачественных форм хрома. В местах, где чрезвычайно жаркие и длительные пожары нагревали почву до высоких температур в течение длительного периода времени, хром сохранялся в течение многих месяцев до следующего сильного дождя.

Другие исследования хрома показывают, что после пожаров меньшей интенсивности остатки растительных и животных тканей в почве могут позволить токсичной форме хрома вернуться в свою инертную форму. В совокупности эти исследования иллюстрируют более широкую реальность, заключающуюся в том, что лесной пожар Воздействие на химический состав почвы зависит от сложной природы пожара и ландшафта, включая продолжительность пожара и температуру.

Прогнозирование и снижение рисков лесных пожаров

Более широкий надзор и моделирование могут стать основой для стратегий защиты жизни, собственности и природных ресурсов, а также для принятия решений по управлению дикой природой. Авила предлагает пример того, как такой подход к информированному управлению может помочь предотвратить попадание металлов в питьевую воду.

«Определив область, которая имеет высокий потенциал, скажем, для выброса хрома, мы можем потребовать применения предписанных ожогов меньшей интенсивности и снизить вероятность возникновения высокоинтенсивных пожаров с выделением токсинов», — сказал Авила, который сейчас работает помощником профессор наук об окружающей среде и океане в Университете Сан-Диего.

«Если мы сможем осознать сложность переплетенных процессов, происходящих как на органической, так и на неорганической стороне, это поможет нам предсказать последствия различных пожаров, ландшафтов и геологических условий», — сказал Фендорф.

Больше информации:
Аландра Мари Лопес и др., Молекулярная информация и влияние химических изменений почвы, вызванных лесными пожарами, Nature Reviews Earth & Environment (2024). DOI: 10.1038/s43017-024-00548-8

Информация журнала:
Обзоры природы Земля и окружающая среда

2024-05-14 14:33:04


1715699894
#Как #лесные #пожары #меняют #химический #состав #почвы