Clear Sky Science
הסברים מבוססי ראיות, עם מעט ז'רגון

Clear Sky Science · he

חימום אוויר ואדמה משפיעים אחרת על מאגר הפחמן האורגני בקרקע

· חזרה לאינדקס

מדוע קרקעות חמות חשובות לעתידנו

מרבית הפחמן בעולם אינו בעצים או באוויר, אלא כלוא בקרקעות. כשכוכב הלכת מתחמם, גם האוויר מעלינו וגם האדמה מתחת לרגלינו מתחממים, וזו יכולה להיות לה השלכה על כמות הפחמן שהקרקע שומרת. המחקר הזה שואל שאלה פשוטה אך חשובה למזג אוויר: האם אוויר חמימים ואדמה חמימה משפיעים על הבנק הנסתר הזה באותו אופן, או שמא הם דוחפים אותו לכיוונים שונים?

Figure 1. כיצד אוויר ואדמה חמימים משנים את הבנק הנסתר של הפחמן המאוחסן מתחת לרגלינו.
Figure 1. כיצד אוויר ואדמה חמימים משנים את הבנק הנסתר של הפחמן המאוחסן מתחת לרגלינו.

שני סוגי חימום, שתי סגנונות שונות

המחברים אספו תוצאות מ-327 ניסויי שדה עולמיים שבכוונה חיממו אקוסיסטמות, ושילבו אותן עם מודל ממוחשב מפורט של תהליכי קרקע. הניסויים השתמשו בכלים שונים לחימום הסביבה: תאים פתוחים לחימום (open top chambers) חיממו בעיקר את האוויר סביב הצמחים, כבלי חימום חיממו בעיקר את האדמה, ומחממי אינפרא-אדום השפיעו על שניהם. בסיכום כלל האתריות, החימום בממוצע כמעט ולא שינה את הפחמן האורגני בקרקע, החומר הכהה העשיר בפחמן בקרקעות. אך כשהצוות הפריד את הנתונים לפי שיטת החימום, עלה דפוס ברור. חימום האוויר נטה להשאיר את פחמן הקרקע ללא שינוי, בעוד שחימום ישיר של הקרקע הוביל לעתים קרובות להפסדי פחמן מאוחסן.

כיצד אוויר חם חודר לקרקע

באמצעות המודל שלהם חקרו החוקרים מדוע חימום אוויר וחימום קרקע מתפצלים. הם מצאו שהעלאת טמפרטורת האוויר לא תמיד מתרגמת לחימום שווה של הקרקע. כמה חום מגיע לקרקע תלוי באופן שבו האנרגיה הנכנסת מחולקת בין חימום האוויר לבין אידוי מים. באזורים רטובים יותר, יותר חום הולך לאידוי, ולכן הקרקע מתחממת פחות. באזורים יבשים יותר, יותר חום הופך לחימום תחושתי, ולכן הקרקע מתחממת יותר. חימום הכולל של האקוסיסטמה, שבו מחממים גם את האוויר וגם את הקרקע, הניב במהירות את העלייה הגדולה ביותר בטמפרטורת הקרקע אך עדיין הראה שונות רחבה בין אקלים לאקלים.

צמחים, מים ומיקרובים במזג אוויר משתנה

המודל עקב גם אחרי האופן בו צמיחה של צמחים ומיקרובים בקרקע מגיבים. התפוקה הראשונית הנקייה, מדד לכמות הפחמן שהצמחים סופגים מהאוויר ומוסיפים לקרקע, השתנתה בכיוונים שונים באתרים שונים. באזורים קרים ומוגבלים באנרגיה, חימום לעתים קרובות הגדיל את גידול הצמחים על ידי הארכת עונת הגדילה. באזורים שכבר חמים, חום נוסף דחק את הצמחים מעבר לאזור הנוחות שלהם והגביר את עלויות הנשימה שלהם, ולכן הגידול נוטה לרדת. חימום ישיר של הקרקע השפיע מעט על גידול הצמחים אך האיץ את פירוק הפחמן על ידי מיקרובים, מה שהוביל להפסדי פחמן עקביים ממאגר הקרקע.

מתי קרקעות יבשות מאטות פירוק

לחימום אוויר היה אפקט מסובך יותר משום שהוא שינה גם את לחות הקרקע וגם את הטמפרטורה. אוויר חמימה הגבירה את הביקוש למים וייבשה קרקעות באתרים רבים. קרקעות יבשות יותר העיקו על הצמחים והקטינו את הספיקה שלהם לפחמן לקרקע, מה שהיה בדרך כלל אומר פחות פחמן מאוחסן בקרקע. יחד עם זאת, הייבוש הפחית גם את הפעילות של מיקרובי הקרקע, הזקוקים למים כדי לפרק חומר אורגני. בכמה סימולציות, מתח המים האט את פעילות המיקרובים כל כך שפחמן הקרקע נשאר יציב או אפילו עלה, למרות ירידה בגידול הצמחים. במקומות שבהם החימום הגדיל בעיקר את הטמפרטורה ללא ייבוש משמעותי, פירוק מהיר יותר גבר והקרקעות איבדו פחמן.

Figure 2. כיצד חימום וייבוש של הקרקע מעבירים את צמיחת הצמחים ופירוק המיקרואורגניזמים ומשנים את מאגרי הפחמן התת-קרקעיים.
Figure 2. כיצד חימום וייבוש של הקרקע מעבירים את צמיחת הצמחים ופירוק המיקרואורגניזמים ומשנים את מאגרי הפחמן התת-קרקעיים.

מה משמעות הדבר עבור תחזיות האקלים

המחקר מסכם כי חימום האוויר וחימום הקרקע מושכים את פחמן הקרקע לכיוונים שונים, והאיזון ביניהם משתנה לפי אקלים ותנאי לחות. חימום ישיר של הקרקע נוטה לצמצם את מאגר הפחמן על ידי האצת הפירוק, בעוד שחימום האוויר יכול либо לשחוק או להגן על פחמן הקרקע בהתאם לאופן שבו הוא משנה את גידול הצמחים ואת רטיבות הקרקע. משמעות הדבר היא שאיחוד כל ניסויי החימום יחד, או התעלמות מכמה הקרקעות מתייבשות, עלול להטעות תחזיות אקלים. כדי לשפר את החיזוי כמה פחמן הקרקעות ישחררו בעולם חם יותר, המדענים צריכים ללכוד הן את ההשפעות הנפרדות והמשותפות של חימום אוויר וקרקע, וכיצד מיקרובים וצמחים מתאימים לשינויים במים ובחום.

ציטוט: Luo, Z., Ren, J. & Fatichi, S. Air and soil warming have different effects on soil organic carbon storage. Commun Earth Environ 7, 394 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03367-5

מילות מפתח: פחמן בקרקע, חימום אקלים, לחות קרקע, ניסויים אקוסיסטמיים, מעגל הפחמן