Nhiệt độ nóng lên ở đất nhiệt đới có thể làm tăng lượng carbon trong không khí như thế nào?

Carbon bị giữ trong đất có thể được phát thải bởi vi khuẩn. Tăng nhiệt độ lên sẽ giải phóng nhiều carbon hơn.

Mở đầu

Bằng chứng về tình trạng nghiêm trọng của biến đổi khí hậu đang hiển hiện khắp nơi. Siberia đã trải qua một đợt nắng nóng gay gắt vào mùa hè này, thời tiết khô và nóng hơn làm gia tăng các vụ cháy rừng, và lượng băng tan chảy ở Greenland đã quá lớn đến mức có thể không thể cứu vãn được chúng trong bất kỳ hoàn cảnh nào. Chúng ta đang đối mặt với điểm khởi đầu của thảm họa đã được cảnh báo từ lâu.

Hầu hết mọi người đều biết nguyên nhân của biến đổi khí hậu: sự gia tăng nồng độ khí CO2 và các loại khí khác trong bầu khí quyển tạo ra hiệu ứng nhà kính, làm tăng nhiệt độ trung bình toàn cầu. Tương tự, phần lớn mọi người cũng biết rằng lượng carbon này liên quan đến phát thải từ nhiên liệu hóa thạch.

Tuy nhiên, còn có những nguồn khí nhà kính khác góp phần vào biến đổi khí hậu thuộc chu trình carbon. Mặc dù các phát thải này thường được cân bằng bởi sự hấp thụ carbon trong điều kiện bình thường, nhưng hoạt động của con người có thể phá vỡ sự cân bằng này. Khi tác động của chúng ta đối với hành tinh và các chu trình tự nhiên ngày càng gia tăng, sự chú ý cũng đổ dồn vào việc những thay đổi này sẽ ảnh hưởng ra sao đến chu trình carbon.

Một thí nghiệm gần đây nghiên cứu về vấn đề này đã đưa ra một cảnh báo đáng sợ về những gì có thể xảy ra nếu chúng ta không sớm kiểm soát được biến đổi khí hậu.

Carbon trong đất

Đất trên toàn cầu chứa nhiều carbon hơn cả bầu khí quyển, toàn bộ thực vật hoặc động vật. Một phần ba lượng carbon này nằm trong các vùng đất nhiệt đới. Trong điều kiện bình thường, đây hoạt động như một bể chứa carbon, giữ carbon trong kho và ngăn chúng thoát ra bầu khí quyển. Một phần carbon này được vi khuẩn trong đất sử dụng để tạo ra các cấu trúc cần thiết cho các vi sinh vật mới. Chúng thải lượng carbon dư thừa vào khí quyển dưới dạng khí CO2.

Nhiều loại vi khuẩn trong đất được biết là hoạt động mạnh mẽ hơn khi tiếp xúc với nhiệt độ cao hơn. Để xác định ý nghĩa của điều này đối với lượng phát thải carbon, một nhóm nghiên cứu từ Đại học Edenborough và Viện Nghiên cứu Nhiệt đới Smithsonian đã thực hiện việc tăng nhiệt độ đất ở vùng nhiệt đới.

Các nhà nghiên cứu đã đến một khu rừng chưa bị tác động ở Barro Colorado, Panama, nơi có trụ sở của Viện Nghiên cứu Nhiệt đới Smithsonian. Họ đặt các thanh gia nhiệt sâu khoảng một mét vào trong đất và tăng nhiệt độ đất lên bốn độ C. Sau đó, họ đo lượng carbon phát thải từ mặt đất đã được làm nóng và một khu đất lân cận không có tác động nhiệt. Các phép đo này được thực hiện trong suốt hai năm.

Kết quả của họ, được công bố trên tạp chí Nature, cho thấy rằng đất được gia nhiệt phát thải nhiều hơn 55% lượng carbon so với khu đất đối chứng.

Kết quả từ nghiên cứu

Tác giả chính của nghiên cứu, Andrew Nottingham, bình luận với AFP về những phát hiện này: Carbon được giữ trong đất nhiệt đới nhạy cảm với sự tăng nhiệt độ hơn so với những gì được công nhận trước đây. Chỉ cần một sự gia tăng nhỏ trong hoạt động hô hấp của đất rừng nhiệt đới cũng có thể tạo ra tác động lớn đến nồng độ CO2 trong khí quyển, gây ra những hậu quả cho khí hậu toàn cầu.

Bạn có thể dễ dàng nhận thấy vòng phản hồi tiềm năng ở đây: nếu nhiệt độ toàn cầu tăng quá mức, sẽ có nhiều carbon hơn được giải phóng từ đất nhiệt đới, điều này làm tăng hiệu ứng nhà kính, từ đó khiến nhiệt độ toàn cầu tiếp tục tăng.

Các nghiên cứu trước đó cũng chỉ ra xu hướng tương tự

Các nghiên cứu trước đây về chủ đề này cũng đưa ra kết luận tương tự. Những nghiên cứu đó và các mô hình được tạo ra từ chúng đã gợi ý rằng nhiệt độ tăng cao có thể làm gia tăng lượng phát thải carbon từ đất, nhưng chúng đều đánh giá thấp lượng carbon sẽ bị tác động.

Một nghiên cứu năm 2016 tập trung vào đất ở vùng ôn đới cũng kết luận rằng việc tăng nhiệt độ đất sẽ làm tăng lượng carbon phát thải. Họ dự đoán rằng, nếu không được kiểm soát, những phát thải này sẽ tương đương với lượng phát thải của một quốc gia tương tự như Hoa Kỳ trong vài thập kỷ tới. Một thí nghiệm khác ở Colorado cũng đưa ra kết quả tương tự. Cả hai nghiên cứu này đều phát hiện sự gia tăng lượng phát thải carbon thấp hơn về tỷ lệ phần trăm so với nghiên cứu tại Barro Colorado.

Tuy nhiên, các nghiên cứu này không được thực hiện ở vùng nhiệt đới, và sự khác biệt giữa đất ở vùng ôn đới và vùng nhiệt đới có thể giải thích cho sự khác biệt giữa các nghiên cứu. Hơn nữa, đất ở Đảo Barro Colorado khác với đất ở Amazon và có thể có xu hướng phát thải nhiều hơn khi bị gia nhiệt. Điều tương tự cũng có thể đúng với đất ở các khu vực nhiệt đới khác.

Thí nghiệm tương tự tại Puerto Rico và các hạn chế của nghiên cứu hiện tại

Một thí nghiệm khác, rất giống với thí nghiệm ở Panama, hiện đang được thực hiện tại Puerto Rico. Tuy nhiên, thí nghiệm này còn tiến thêm một bước là gia nhiệt cả các loài thực vật gần khu đất được làm nóng để xem nhiệt độ tăng sẽ ảnh hưởng như thế nào đến khả năng hấp thụ carbon của chúng.

Nghiên cứu hiện tại cũng không làm nóng đất sâu hơn mốc một mét và không thể cung cấp cho chúng ta dự đoán về những gì có thể xảy ra khi làm nóng đất toàn diện hơn. Nó cũng có thời gian thực hiện khá ngắn và hiệu ứng có thể giảm đi trong thời gian dài do các chất dinh dưỡng trong đất bị tiêu hao bởi hoạt động tăng cường của vi khuẩn, khi chúng sử dụng carbon và các tài nguyên khác để sinh sản.

Nhóm nghiên cứu đứng sau nghiên cứu mới nhất sẽ tiếp tục thí nghiệm của họ để cố gắng hiểu cách mà các hệ sinh thái nhiệt đới phản ứng với nhiệt độ tăng cao trong thời gian dài hơn.

Kết luận

Khi hiểu biết của chúng ta về hành tinh và các hệ thống môi trường khác nhau ngày càng sâu sắc, các hậu quả tiềm tàng của biến đổi khí hậu ngày càng trở nên rõ ràng và đáng sợ hơn. Nghiên cứu mới này ủng hộ các phát hiện trước đó rằng việc phá vỡ đất có thể làm gia tăng phát thải carbon. Mặc dù có thể còn quá sớm để xác định liệu sự gia tăng đáng kể được tìm thấy bởi nghiên cứu này là điển hình hay là ngoại lệ, nhưng nó củng cố quan điểm rằng sự suy thoái trong các hệ thống duy trì sự ổn định của khí hậu là điều có thể xảy ra nếu không có gì thay đổi.