Коротко ввести критерий: за «поглотитель» принимают экосистему с положительным чистым накоплением углерода, за «источник» — с его чистым выбросом. Формализуем:
$$\text{NEP}=\text{GPP}-R_{\text{eco}},$$ где $\text{GPP}$ — валовая первичная продукция, $R_{\text{eco}}$ — суммарное автотрофное и гетеротрофное дыхание. Если $\text{NEP}>0$ — поглотитель (накопление C), если $\text{NEP}<0$ — источник. Для воды важны показатели испарительно‑транспирационных потерь $\text{ET}$, осадков $P$, инфильтрации и стока.
Далее — биомные характеристики (с севера на юг), коротко про C и про водный цикл:
- Тундра
- Углерод: обычно крупный запас в почвах и мерзлоте (торф, органический слой). При низких температурах $R_{\text{eco}}$ подавлено, поэтому поверхность исторически была поглотителем/хранилищем C; при оттаивании мерзлоты может переходить в источник (высвобождение старого C).
- Вода: низкая $\text{ET}$, высокая поверхностная влажность и заболоченность, плохая инфильтрация при мерзлоте → много стоячей воды и локальных влажных депрессий.
- Тайга (бореальные леса)
- Углерод: большой запас в древесной биомассе и еще больше — в почвенном органическом горизонте и торфяниках. Чувствительна к пожарам и потеплению: в покое часто слабый поглотитель, при усилении пожаров/тепла — источник.
- Вода: умеренная $\text{ET}$, большие запасы влаги в почвах и торфах; лесная интерцепция и снежный пакт важны для сезонного стока.
- Умеренные леса (смешанные, широколиственные)
- Углерод: обычно устойчивые поглотители благодаря высокой $\text{GPP}$ и значительной биомассе; накопление в древесине и почвах при восстановлении леса. Изменения землепользования и старение леса могут снижать поглотительную способность.
- Вода: высокая транспирация и рекуперация осадков; значимая роль в региональной влажности и речном стоке.
- Степи/луга
- Углерод: значительные запасы в почвенном органическом веществе (корневая масса); надземная биомасса сезонно мала. Обычно стабильные или слабые поглотители при естественном режиме; преобразование в сельхоз приводит к потерям C.
- Вода: умеренная $\text{ET}$, доля инфильтрации и подпочвенного хранения выше, чем в лесу; быстрое перераспределение осадков в корневой слой.
- Средиземноморские кустарники (маки), сухие леса
- Углерод: сезонные ограничения по воде снижают годовую $\text{GPP}$; частые пожары возвращают C в атмосферу → часто нейтральные или источники в долгосрочной перспективе.
- Вода: выраженная сезонность $P$ и $\text{ET}$, высокий гидрический стресс в сухой сезон, низкая способность к рекуперации влаги.
- Пустыни и полупустыни
- Углерод: очень низкая $\text{GPP}$, обычно нейтральные или малые источники/слабые поглотители; почвенный C мал.
- Вода: минимальная $\text{ET}$, редкие интенсивные осадки дают быстрый сток и эрозию, слабая рекуперация осадков.
- Саванны
- Углерод: баланс зависит от режима пожаров, пастбищ и сезонности осадков; часто почти сбалансированы или слабые источники из‑за регулярных пожаров, при отсутствии пожаров могут быть поглотителями. Почвы могут аккумулировать C.
- Вода: выраженная сезонность $P$, высокая $\text{ET}$ в вегетационный сезон, значительная поверхностная и подпочвенная динамика.
- Тропические дождевые леса
- Углерод: очень высокая $\text{GPP}$ и большая биомасса, часто современные тропические леса являются крупными поглотителями C (при отсутствии вырубки). Быстрая переработка органики (высокий $R_{\text{eco}}$), но $\text{GPP}$ обычно превышает его. Дефорастация и деградация превращают леса в мощные источники.
- Вода: экстремально высокая $\text{ET}$ и интенсивный цикл осадков с рекуперацией влаги; ключевые био‑климатические регуляторы дождевого режима.
Ключевые общие положения:
- Главные естественные «поглотители» в глобальном масштабе: тропические и, в меньшей степени, умеренные леса (за счёт высокой $\text{GPP}$ и накопления в биомассе). Также важны почвенные запасатели C в степях и торфяниках (тундра, болота, тайга).
- Главные «источники»: деградированные/вырубленные леса, выгоревшие площади и зоны с оттаившей мерзлотой (освобождение старого C). Пустыни и сухие биомы по абсолютным потокам мало влияют, но мало поглощают.
- Водный цикл тесно связан с углеродным: уменьшение $\text{ET}$ и осадков уменьшает $\text{GPP}$, повышенная влажность и заболоченность усиливают накопление почвенного C или, наоборот, в случае оттаивания — высвобождение.
Итог: классификация зон как «источник»/«поглотитель» зависит от текущего климата и землепользования: тропические и умеренные леса — типичные поглотители (если не вырублены), торфяные и мерзлотные зоны — хранилища с риском перехода в источники при потеплении; саванны и средиземноморье — чувствительны к пожарам и чаще нейтральны/источники; пустыни — малые участники в глобальном C‑балансе.