Нещодавні дослідження, проведені штатом Пенсільванія, показують, що дерева в більш теплих і сухих середовищах важко поглинають вуглекислий газ, що шкодить їхній здатності справлятися зі зміною клімату. Дослідження підкреслює збільшення фотодихання – процесу, під час якого дерева під впливом стресу вивільняють вуглекислий газ – за цих умов, що ставить під сумнів ефективність дерев як природних поглиначів вуглецю в світі, що нагрівається. Авторство: SciTechDaily.com
Згідно з новим дослідженням, проведеним Пенсійським штатом, дерева намагаються поглинати вуглекислий газ, що затримує тепло, у більш теплих і сухих кліматичних умовах, а це означає, що вони більше не можуть служити рішенням для компенсації вуглецевого сліду людства, оскільки планета продовжує нагріватися. Дослідники.
«Ми виявили, що дерева в більш теплому та сухому кліматі кашляють замість того, щоб дихати», — сказав Макс Ллойд, асистент професора геологічних наук Пенсільванського університету та провідний автор дослідження, нещодавно опублікованого в журналі Science. Праці Національної академії наук. «Вони викидають в атмосферу набагато більше вуглекислого газу, ніж дерева в більш прохолодних і вологих умовах».
Через процес ФотосинтезДерева видаляють вуглекислий газ з атмосфери, щоб створити новий ріст. Однак у стресових умовах дерева виділяють в атмосферу вуглекислий газ, цей процес називається фотодиханням. Проаналізувавши глобальний набір даних тканини дерев, дослідницька група продемонструвала, що швидкість фотодихання вдвічі вища в теплих кліматичних умовах, особливо коли вода обмежена. Вони виявили, що поріг для цієї реакції в субтропічному кліматі починає перевищуватися, коли середня денна температура перевищує приблизно 68 градусів. Ф Ситуація погіршується з підвищенням температури.
Комплексна роль рослин в адаптації до клімату
Отримані дані ускладнюють загальне уявлення про роль рослин у вилученні або використанні вуглецю з атмосфери, надаючи нове розуміння того, як рослини адаптуються до зміни клімату. Що ще важливіше, дослідники відзначають, що в міру потепління клімату їхні висновки показують, що рослини можуть бути менш здатними витягувати вуглекислий газ з атмосфери та поглинати вуглець, необхідний для охолодження планети.
«Ми вивели з рівноваги цей фундаментальний цикл», — сказав Ллойд. «Рослини та клімат тісно пов’язані між собою. Найбільше вуглекислий газ з нашої атмосфери витягують фотосинтезуючі організми. Це великий ключ до складу атмосфери, тобто невеликі зміни мають великий вплив».
Ллойд пояснив, що наразі рослини поглинають приблизно 25% вуглекислого газу, що викидається внаслідок людської діяльності щороку, згідно з даними Міністерства енергетики США, але цей відсоток, ймовірно, зменшиться в майбутньому з потеплінням клімату, особливо якщо вода стане дефіцитом.
«Коли ми думаємо про кліматичне майбутнє, ми очікуємо зростання вуглекислого газу, що теоретично добре для рослин, оскільки це молекули, якими вони дихають», — сказав Ллойд. “Але ми показали, що буде компроміс, який деякі основні моделі не враховують. Світ стане теплішим, а це означає, що рослини будуть менше здатні поглинати вуглекислий газ.
Проаналізувавши глобальний набір даних про тканини дерев, команда під керівництвом дослідників Пенсільванія продемонструвала, що швидкість фотодихання у дерев у два рази вища в теплішому кліматі, особливо коли вода обмежена. Вони виявили, що поріг такої реакції в субтропічному кліматі, наприклад у цій частині Аппалачів і регіоні Веллі, починає перевищуватися, коли середня денна температура перевищує приблизно 68 градусів за Фаренгейтом, і погіршується в міру подальшого підвищення температури. Авторство: Уоррен Рід/Пенн Стейт
У дослідженні дослідники виявили, що варіація в кількості певних ізотопів частини деревини, яка називається метоксиловими групами, діє як індикатор фотодихання в деревах. Ллойд пояснив, що ізотопи можна розглядати як різні типи атомів. Подібно до того, як у вас можуть бути ванільні та шоколадні версії морозива, атоми можуть мати різні ізотопи, які мають свої унікальні «смаки» через різницю в їхніх масах. Команда вивчила рівні «аромату» ізотопу метоксилу в зразках деревини з приблизно трьох десятків зразків дерев із різних кліматичних умов та умов у всьому світі, щоб спостерігати за тенденціями у фотодиханні. Зразки надійшли з архіву с Каліфорнійський університет, Беркліякий містить сотні зразків деревини, зібраних у 1930-1940-х роках.
«Спочатку базу даних використовували для навчання лісників, як розпізнавати дерева з різних місць по всьому світу, тому ми перепрофілювали її, щоб фактично реконструювати ці ліси, щоб побачити, наскільки добре вони поглинають вуглекислий газ», — сказав Ллойд.
Досі швидкість фотодихання можна було виміряти лише в режимі реального часу за допомогою живих рослин або добре збережених мертвих зразків, які зберігали структурні вуглеводи, тобто було майже неможливо вивчити швидкість, з якою рослини поглинають вуглець у великих масштабах або в минулому. . — пояснив Ллойд.
Погляд у минуле, щоб зрозуміти майбутнє
Тепер, коли команда підтвердила метод моніторингу швидкості фотодихання з використанням деревини, він сказав, що цей метод може надати дослідникам інструмент для прогнозування того, наскільки добре дерева будуть «дихати» в майбутньому і як вони працювали в минулих кліматичних умовах.
Кількість вуглекислого газу в атмосфері швидко зростає; Згідно з даними, це вже більше, ніж будь-коли за останні 3,6 мільйона років Національне управління океанічних і атмосферних досліджень. Ллойд пояснив, що цей період відносно недавній у геологічному відношенні.
Тепер команда працюватиме над виявленням швидкості фотодихання в давньому минулому, аж до десятків мільйонів років тому, використовуючи скам’янілу деревину. Ці методи дозволять дослідникам чітко перевірити існуючі гіпотези щодо зміни впливу фотодихання рослин на клімат протягом геологічного часу.
«Я геолог, працював у минулому», — сказав Ллойд. «Отже, якщо ми зацікавлені в цих великих питаннях про те, як цей цикл працював, коли клімат був зовсім іншим, ніж сьогодні, ми не можемо використовувати живі рослини. Ймовірно, нам доведеться повернутися на мільйони років назад, щоб краще зрозуміти, які наші як виглядатиме майбутнє».
Довідка: Макс К. Ллойд, Ребека А. Стайн, Деніел Е. Ібарра, Річард С. Барклай, Скотт Л. Вінг, Девід В. Стейл, Тодд Е. Доусон «Ізотопне кластеризування в деревині як альтернатива фотодиханню дерев». і Деніел А. Столпер, 6 листопада 2023 р. Праці Національної академії наук.
doi: 10.1073/pnas.2306736120
Іншими авторами цієї статті є Ребекка А. Стайн і Деніел А. Столпер і Деніел Е. Ібарра та Тодд Е. Доусон з Каліфорнійського університету, Берклі; Річард С. Барклай і Скотт Л. Крило Смітсонівського національного музею природної історії та Девід В. Сталь з Університету Арканзасу.
Ця робота була частково профінансована Інститутом Агурона, Фондом Гіссінг-Саймонса та Національним науковим фондом США.
“Професійний вирішувач проблем. Тонко чарівний любитель бекону. Геймер. Завзятий алкогольний ботанік. Музичний трейлер”
