Способность Земли поглощать почти треть антропогенных выбросов углерода через растения может быть уменьшена вдвое в течение следующих двух десятилетий при нынешних темпах потепления, согласно новому исследованию в Science Advances, проведенному группой ученых из Университета Северной Аризоны, Центра исследования климата Вудвелла и Университет Вайкато, Новая Зеландия. Используя данные более чем за два десятилетия, полученные с измерительных вышек в каждом крупном биоме по всему миру, команда определила критический уровень температуры, за пределами которого способность растений улавливать и накапливать атмосферный углерод — совокупный эффект, называемый "сток углерода на суше" — уменьшается по мере повышения температуры.
Земная биосфера — деятельность наземных растений и почвенных микробов — создает большую часть "дыхания" Земли, обменивая углекислый газ и кислород. Экосистемы по всему миру поглощают углекислый газ в процессе фотосинтеза и высвобождают его обратно в атмосферу через дыхание микробов и растений. За последние несколько десятилетий биосфера в целом поглотила больше углерода, чем высвободила, что смягчило последствия изменения климата.
Но поскольку рекордные температуры продолжают распространяться по всему миру, это может не продолжаться. Исследователи NAU, Woodwell Climate и Waikato обнаружили температурный порог, при превышении которого поглощение углерода растениями замедляется, а высвобождение углерода ускоряется.
Ведущий автор Катарин Даффи, научный сотрудник НАУ, заметила резкое снижение фотосинтеза выше этого температурного порога почти в каждом биоме по всему миру, даже после удаления других эффектов, таких как вода и солнечный свет.
На Земле постоянно растет лихорадка, и, как и человеческое тело, мы знаем, что каждый биологический процесс имеет диапазон температур, при которых он работает оптимально, и температуры, выше которых функция ухудшается. Итак, мы хотели спросить, сколько выдерживают растения?
Это исследование является первым, которое определило температурный порог для фотосинтеза на основе данных наблюдений в глобальном масштабе. В то время как температурные пороги фотосинтеза и дыхания изучались в лаборатории, данные Fluxnet дают представление о том, какие экосистемы по всей Земле фактически испытывают и как они реагируют.
Объединившись с исследователями из Woodwell Climate и Университета Вайкато, которые недавно разработали новый подход, чтобы ответить на этот вопрос: Теория макромолекулярной скорости (MMRT). Основываясь на принципах термодинамики, MMRT позволил исследователям построить температурные кривые для каждого крупного биома и земного шара.
Исследователи обнаружили, что температурные "пики" поглощения углерода расположены в приделах от 18 градусов (для более распространенных растений) до 28 градусов (для растений изначально расположенных в суровых условиях и мало участвующих в обмене углеродом). Это означает, что во многих биомах продолжающееся потепление вызовет снижение фотосинтеза, в то время как частота дыхания растет экспоненциально, изменяя баланс экосистем от поглотителя углерода к источнику углерода и ускоряя изменение климата.
В настоящий момент менее 10 процентов земной биосферы испытывают температуры, превышающие этот фотосинтетический максимум. Но при нынешних темпах выбросов до половины земной биосферы могут испытывать температуры, превышающие этот порог продуктивности к середине века, а также некоторые из наиболее богатых углеродом биомов в мире, включая тропические леса в Амазонии и Юго-Восточной Азии и Тайга в России и Канаде станет одной из первых, кто достигнет этого переломного момента.
Самым удивительным в исследвоании является столь низкий температурный порог — всего 18°C, что примерно сопоставимо со среднегодовой температурой в средних широтах. Выходит так, что во время жаркого лета многие леса "дышат" в пол силы.
