Команда из более чем 70 ученых из разных стран использовала так называемые камеры с открытым верхом для экспериментального моделирования последствий потепления на 28 участках тундры по всему миру. Эти конструкции по сути служат мини-теплицами, блокируя ветер и удерживая тепло, что создает локальное потепление.

Эксперименты привели к повышению температуры воздуха на 1,4 и  почвы на 0,4 градуса, а также к снижению влажности грунта на 1,6%. Эти изменения увеличили дыхание экосистемы на 30% в течение вегетационного периода. В итоге было зафиксировано выделение большего количества углерода из-за увеличения метаболической активности в почве и растениях. Изменения сохранялись в течение как минимум 25 лет после начала экспериментального потепления.

"Из более ранних исследований мы знали, что, скорее всего, обнаружим увеличение дыхания при потеплении, но мы зафиксировали значительное усиление. Почти в четыре раза больше, чем предполагалось ранее, хотя оно варьировалось в зависимости от времени и места", — говорит ведущий автор исследования, Сибрин Маес из Университета Умео.

Увеличение дыхания экосистемы также менялось в зависимости от таких показателей почвы, как уровни азота и pH. Это означает, что разница в этих и других факторах приводят к географическим различиям в реакции — в некоторых регионах выбросы углерода будут выше, чем в других. Понимание связей между состоянием почвы и связанным с потеплением дыханием важно для создания лучших моделей климата.

"Наша работа представляет собой первую оценку реакции экосистемы на экспериментальное потепление в таком широком экологическом градиенте в тундре. Она включает в себя комплексный набор экологических факторов", — говорит Эллен Доррепаал из Университета Умео.

Исследование также предлагает более широкий взгляд на арктические и альпийские регионы, прогнозируя увеличение дыхания по всей территории тундры вместе с более подробной информацией о разнице в реакции.

"Мы видим, что некоторые районы, особенно части Сибири и Канады, проявляют большую чувствительность к потеплению, — говорит профессор Матти Кумму из Университета Аалто. — Мы ожидаем увеличения дыхания во всей Арктике и альпийской тундре, но большее количество данных, собранных на месте, особенно о почвенных условиях, является ключом к устранению остающихся неопределенностей и уточнению наших прогнозов".

Понимание, как экосистемы меняются в ответ на изменение климата и какое влияние это, в свою очередь, оказывает на климат, жизненно важно для получения точной картины того, каким будет наш мир. Полученные в ходе научной работы результаты служат важной основой для улучшения моделей, но исследователи планируют еще уточнить их, анализируя, как различные участки меняются с течением времени. Более того, они хотели бы расширить масштаб эксперимента, включив в него новые локации.

Исследование опубликовано в журнале Nature.