Vùng lãnh nguyên được coi là một vùng quan trọng hố cacbon, hoạt động như một bể chứa lưu trữ một lượng lớn carbon trong lớp đất đóng băng của nó. Tuy nhiên, tác dụng của biến đổi khí hậu Họ đang thay đổi sâu sắc chức năng này. Nhiệt độ tăng dần làm giải phóng lượng cacbon này dưới dạng khí cacbonic (CO2) y metan vào khí quyển, làm trầm trọng thêm tình trạng nóng lên toàn cầu.
Các hệ sinh thái vùng lãnh nguyên, nằm ở các vùng Bắc Cực như Greenland, Siberia và Alaska, đặc biệt nhạy cảm với những thay đổi của khí hậu. Trong hơn một thập kỷ, các nhà nghiên cứu tại trạm Zackenberg ở phía bắc Greenland đã theo dõi lượng carbon ở vùng lãnh nguyên bắc bán cầu, tiết lộ cách các sinh vật sống ở những khu vực này đang thay đổi vai trò của chúng từ lưu trữ carbon sang phát thải ròng.
Trong một nghiên cứu gần đây được công bố trên tạp chí Tạp chí nghiên cứu địa vật lý, nó trở nên rõ ràng rằng phát thải carbon dioxide bởi các sinh vật sống ngày càng tăng khi nhiệt độ tăng. Tương tự như vậy, quá trình quang hợp, chìa khóa để thu giữ CO2, cũng bị ảnh hưởng tiêu cực. Có những nhiệt độ tới hạn, chẳng hạn như 7°C, khi vượt quá mức này, việc lưu trữ carbon trong các hệ sinh thái này thực tế sẽ chấm dứt.
Tác động của biến đổi khí hậu đến chu trình carbon vùng lãnh nguyên
Chu trình carbon ở vùng lãnh nguyên bị ảnh hưởng trực tiếp bởi nhiệt độ. Khi khí hậu ấm lên, lớp băng vĩnh cửu trên cùng tan ra, từ đó cho phép các vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ đông lạnh trước đó. Quá trình này thải ra một lượng lớn CO2 và metan, khí nhà kính làm tăng tác động của biến đổi khí hậu.
Nhiều nghiên cứu khác nhau, chẳng hạn như nghiên cứu của NASA ở Bắc Cực, cho thấy vùng lãnh nguyên đang tiến hóa theo hướng hành vi giống với hành vi của rừng phương bắc, hệ sinh thái được tìm thấy ở các khu vực vĩ độ thấp hơn. Hiện tượng này bao gồm sự di cư của các loài thực vật như cây bụi và cây nhỏ về phía bắc, điều này cũng ảnh hưởng đến chu trình carbon.
Quan sát vệ tinh, sử dụng công nghệ tiên tiến như ICESat-2 y hạ cánh ở, đã giúp ghi lại những thay đổi này trong chu trình carbon và sự di chuyển của thảm thực vật về phía Bắc Cực. Với nhiều thảm thực vật cây bụi hơn, vùng lãnh nguyên có thể hấp thụ một lượng CO2, nhưng lớp băng vĩnh cửu tan băng vẫn là một mối đe dọa nghiêm trọng, vì lượng khí thải carbon cũ sẽ bù đắp cho bất kỳ sự hấp thụ bổ sung nào của thảm thực vật.
Rã đông sớm và hậu quả của nó
Một trong những thách thức lớn nhất mà vùng lãnh nguyên phải đối mặt là rã đông sớm gắn liền với biến đổi khí hậu. Một nhóm các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự xuất hiện của mùa xuân, xảy ra do mùa đông ôn hòa hơn, làm thay đổi vòng đời của thảm thực vật ở vùng lãnh nguyên. Sự thay đổi này có thể làm giảm khả năng hoạt động của vùng lãnh nguyên bồn chứa cacbon.
Chu trình lãnh nguyên bình thường đảm bảo rằng thực vật, khi phân hủy, sẽ từ từ giải phóng carbon trong mùa đông dài, cho phép đất lưu trữ carbon. Tuy nhiên, sự tan băng sớm sẽ tạo ra sự mất cân bằng trong chu trình này, tạo điều kiện cho việc phát thải CO2 trước khi thực vật có thể hấp thụ một lượng đáng kể thông qua quá trình quang hợp. Kết quả là góp phần làm tăng lượng khí nhà kính.
Sự nóng lên của Bắc Cực và sự rút lui của vùng lãnh nguyên
Một trong những tác động nổi bật nhất của sự nóng lên ở Bắc Cực là rút lui lãnh nguyên. Theo nghiên cứu gần đây, nếu các biện pháp chống biến đổi khí hậu không được thực hiện nghiêm ngặt, ước tính đến giữa thiên niên kỷ này, chỉ 6% lãnh nguyên hiện tại sẽ còn tồn tại ở phía đông bắc nước Nga. Quá trình này là do sự mở rộng của các loài cây như cây thông siberi, tiến về phía bắc với tốc độ 30 km mỗi thập kỷ, thay thế các loài thực vật đặc trưng của vùng lãnh nguyên.
Sự thay đổi này không chỉ ảnh hưởng đến hệ thực vật và động vật ở Bắc Cực mà còn ảnh hưởng đến khả năng lưu trữ carbon vốn đã suy yếu của vùng lãnh nguyên, đẩy nhanh biến đổi khí hậu trên toàn thế giới. Nhiệt độ ấm hơn cho phép phân hủy chất hữu cơ nhiều hơn, từ đó giải phóng nhiều carbon hơn từ lớp băng vĩnh cửu.
Vùng lãnh nguyên như một bể chứa carbon đang gặp nguy hiểm
Trong lịch sử, vùng lãnh nguyên được coi là bồn chứa cacbon hiệu quả do nhiệt độ thấp hạn chế sự phân hủy chất hữu cơ. Tuy nhiên, tác động của sự nóng lên toàn cầu đang khiến vai trò chìm này bị tổn hại. Như băng vĩnh cửu tan chảy, một lượng lớn carbon được lưu trữ trong nhiều thế kỷ bắt đầu được giải phóng, điều này có thể biến vùng lãnh nguyên thành một nguồn carbon ròng thay vì một bể chứa.
Các nghiên cứu khoa học tiếp tục tranh luận liệu các hệ sinh thái Bắc Cực này có thể tiếp tục hoàn thành vai trò là bể chứa carbon trong điều kiện khí hậu hiện tại hay không, nhưng điều hiển nhiên là sự gia tăng nhiệt độ và đất tan băng không phải là điềm báo tốt cho khả năng lưu trữ carbon của vùng lãnh nguyên. Thực trạng này đã khiến cộng đồng khoa học đưa ra lời kêu gọi cấp thiết nhằm bảo vệ các hệ sinh thái này, thực hiện các biện pháp quyết liệt nhằm giảm thiểu biến đổi khí hậu.
Các nghiên cứu gần đây tiếp tục chỉ ra rằng vùng lãnh nguyên, một hệ sinh thái mỏng manh, đang trong quá trình biến đổi có thể làm thay đổi chức năng chính của nó là bể chứa carbon. Nếu không có các biện pháp thích hợp, quá trình tan băng nhanh chóng của lớp băng vĩnh cửu sẽ tiếp tục giải phóng một lượng lớn khí nhà kính, góp phần làm nóng lên toàn cầu.