Wpływ martwego drewna na rozpuszczony węgiel organiczny w glebach leśnych zależy od typu podłoża, gatunku drzewa i mikroklimatu

Dlaczego przewrócone drzewa nadal mają znaczenie

Przejdź się po dowolnym lesie, a zobaczysz przewrócone pnie powoli zamieniające się z powrotem w glebę. Te kawałki martwego drewna to więcej niż pozostałości po wcześniejszym wzroście: są aktywnymi uczestnikami sposobu, w jaki lasy magazynują węgiel i reagują na zmiany klimatu. Badanie stawia pozornie proste pytanie o dalekosiężnych konsekwencjach: gdy pnie rozkładają się na ziemi, ile węgla uwalniają do gleby i od czego to zależy — od rodzaju skały pod spodem, gatunku drzewa i mikroklimatu wokół pnia?

Ukryte strumienie węgla w glebie

W miarę jak drewno się rozkłada, część jego węgla ulatuje do atmosfery jako dwutlenek węgla, ale inna część rozpuszcza się w wodzie i przemieszcza do gleby jako rozpuszczony węgiel organiczny (DOC). Ponieważ ten rozpuszczony węgiel może zostać uwięziony w głębszych warstwach na długie okresy, może pomagać lasom w magazynowaniu węgla pod ziemią. Badacze śledzili tę ukrytą ścieżkę węgla przez 2,5 roku pod przewróconymi pniami buka europejskiego i świerka pospolitego w lasach niemieckich. Porównywali wodę glebową zebrana w pobliżu pni z wodą z pobliskich miejsc bez widocznego martwego drewna i pobierali próbki na kilku głębokościach od ściółki leśnej do 30 centymetrów w głąb gleby mineralnej.

Różne skały, różne reakcje gleby

Zespół pracował w dwóch geologicznie kontrastujących miejscach: na podłożu krzemianowym (gnejs) i na podłożu wapiennym (wapień). Materiały macierzyste kształtują chemię gleby, co z kolei wpływa na to, jak rozpuszczony węgiel adsorbuje się na powierzchniach mineralnych lub jest rozkładany przez mikroby. Ogólnie stężenia DOC w wodzie glebowej były wyższe pod martwym drewnem niż w plotach kontrolnych na obu stanowiskach. Najsilniejszy wzrost pojawił się nie na powierzchni, lecz w górnej glebie mineralnej na około 15 centymetrów głębokości, gdzie DOC pod pniami mógł niemal podwoić się w porównaniu z otaczającą glebą. Różnice między typami skał były najbardziej widoczne na tej pośredniej głębokości, z wyjątkowo dużymi przyrostami na stanowisku krzemianowym. Głębiej, na 30 centymetrach, poziomy DOC miały tendencję do spadku, a kontrast między martwym drewnem a kontrolą malał, co sugeruje, że głębsze gleby zatrzymują lub przetwarzają znaczną część napływającego węgla.

Pnie buka zasilają glebę bardziej niż świerk

Nie wszystkie pnie zachowywały się jednakowo. Gdy badacze porównali gatunki drzew na stanowisku krzemianowym, martwe drewno buka wyróżniało się jako znacznie silniejsze źródło rozpuszczonego węgla niż świerk. Pod pniami buka DOC w górnej glebie mineralnej wzrastał — nawet wielokrotnie w porównaniu z pobliskimi glebami kontrolnymi — podczas gdy pnie świerka powodowały niewielki lub żaden mierzalny wzrost na tych samych głębokościach. Te kontrasty prawdopodobnie odzwierciedlają różnice w budowie drewna, jego chemii oraz w grzybach rozkładających drewno. Drzewa liściaste, takie jak buk, są zwykle kolonizowane przez grzyby zdolne rozkładać zarówno celulozę, jak i ligninę, przyspieszając rozkład i uwalnianie bardziej rozpuszczalnego węgla. Iglaste, jak świerk, często goszczą grzyby, które rozkładają drewno wolniej, co prowadzi do słabszych i wolniejszych efektów w wodzie glebowej pod nimi.

Subtelne zmiany w mikroklimacie pod pniami

Przewrócone pnie również przesuwają mikroklimat gleby pod nimi. Czujniki zakopane na 15 centymetrach wykazały, że gleby pod pniami były nieco chłodniejsze i bardziej suche niż pobliskie miejsca kontrolne, choć różnice były skromne. Nawet mimo to sposób, w jaki rozpuszczony węgiel reagował na temperaturę i wilgotność, zmieniał się w obecności martwego drewna. W plotach kontrolnych cieplejsze gleby zwykle wiązały się z wyższym DOC blisko powierzchni, co jest zgodne z szybszym rozkładem materii organicznej przez mikroby. Pod pniami ten wzorzec osłabł lub nawet się odwrócił, sugerując, że mikroby pod martwym drewnem mogą aktywniej konsumować DOC wraz ze wzrostem temperatury. Efekty wilgotności były bardziej jednorodne: na większych głębokościach wyższa zawartość wody w glebie generalnie rozcieńczała stężenia DOC w obu traktowaniach.

Co to oznacza dla magazynowania węgla w lasach

Podsumowując, wyniki pokazują, że wpływ martwego drewna na węgiel w glebie jest silnie zależny od kontekstu. Przewrócone pnie rzeczywiście działają jako długoterminowe źródła rozpuszczonego węgla dla gleb leśnych, a dodatkowy dopływ jest wyraźnie widoczny w górnych warstwach mineralnych sięgających co najmniej 30 centymetrów. Jednak wielkość efektu silnie zależy od podłoża skalnego, gatunku drzewa, głębokości gleby oraz lokalnej temperatury i wilgotności. W praktyce pnie drzew liściastych na pewnych typach gleb wydają się kierować więcej węgla do gleb mineralnych niż pnie iglaste, co potencjalnie zwiększa długoterminowe magazynowanie węgla pod ziemią. Leśnicy, którzy chcą wykorzystać martwe drewno do wzmocnienia składowania węgla w glebie, powinni rozważyć nie tylko ilość pozostawionego drewna, ale też z jakiego gatunku pochodzi i jakie typy gleb leżą pod nim.

Cytowanie: Rubin, L., Nowack, R., Lang, F. et al. Deadwood effects on dissolved organic carbon in forest soils depend on bedrock type, tree species, and microclimate. Sci Rep 16, 13647 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-50174-1

Słowa kluczowe: martwe drewno, gleby leśne, cykl węglowy, rozpuszczony węgiel organiczny, buk i świerk