Jak wynika z nowego badania prowadzonego pod przewodnictwem Penn State, drzewa mają trudności z pochłanianiem zatrzymującego ciepło dwutlenku węgla w cieplejszym i bardziej suchym klimacie, co oznacza, że mogą nie służyć już jako rozwiązanie kompensujące ślad węglowy ludzkości w miarę ciągłego ocieplania się planety. Naukowcy.
„Odkryliśmy, że drzewa w cieplejszym i bardziej suchym klimacie kaszlą, zamiast oddychać” – powiedział Max Lloyd, adiunkt nauk o Ziemi w Penn State i główny autor badania opublikowanego niedawno w czasopiśmie Science. Postępowanie Narodowej Akademii Nauk. „W chłodniejszych i bardziej wilgotnych warunkach uwalniają do atmosfery znacznie więcej dwutlenku węgla niż drzewa”.
Poprzez proces FotosyntezaDrzewa usuwają dwutlenek węgla z atmosfery, aby wytworzyć nowy wzrost. Jednak w stresujących warunkach drzewa uwalniają do atmosfery dwutlenek węgla w procesie zwanym fotooddychaniem. Analizując globalny zbiór danych na temat tkanki drzew, zespół badawczy wykazał, że tempo fotooddychania jest nawet dwukrotnie wyższe w cieplejszym klimacie, zwłaszcza przy ograniczonej ilości wody. Ustalili, że próg tej reakcji w klimacie subtropikalnym zaczyna być przekraczany, gdy średnia temperatura w ciągu dnia przekracza około 68 stopni. F Sytuacja pogarsza się wraz ze wzrostem temperatury.
Złożona rola roślin w adaptacji klimatycznej
Odkrycia komplikują powszechne przekonanie na temat roli roślin w pomaganiu w pobieraniu lub wykorzystywaniu węgla z atmosfery, dostarczając nowego wglądu w sposób, w jaki rośliny przystosowują się do zmiany klimatu. Co ważniejsze, naukowcy zauważają, że w miarę ocieplania się klimatu ich odkrycia pokazują, że rośliny mogą być mniej zdolne do pobierania dwutlenku węgla z atmosfery i pochłaniania węgla niezbędnego do ochłodzenia planety.
„Wytrąciliśmy z równowagi ten podstawowy cykl” – powiedział Lloyd. „Rośliny i klimat są ze sobą ściśle powiązane. Dwutlenek węgla z naszej atmosfery jest najbardziej pobierany przez organizmy fotosyntetyzujące. Ma to ogromne znaczenie dla składu atmosfery, co oznacza, że małe zmiany mają duży wpływ”.
Lloyd wyjaśnił, że według Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych rośliny pochłaniają obecnie około 25% dwutlenku węgla emitowanego przez człowieka rocznie, ale odsetek ten prawdopodobnie spadnie w przyszłości wraz z ociepleniem klimatu, zwłaszcza w obliczu niedoborów wody.
„Kiedy myślimy o przyszłości klimatu, spodziewamy się wzrostu poziomu dwutlenku węgla, co teoretycznie jest dobre dla roślin, ponieważ są to cząsteczki, którymi oddychają” – powiedział Lloyd. „Wykazaliśmy jednak, że nastąpi kompromis, którego niektóre główne modele nie uwzględniają. Świat stanie się cieplejszy, co oznacza, że rośliny będą mniej zdolne do pochłaniania dwutlenku węgla.
W badaniu naukowcy odkryli, że zróżnicowanie w liczebności niektórych izotopów części drewna, zwanych grupami metoksylowymi, działa jako wskaźnik fotooddychania u drzew. Lloyd wyjaśnił, że można myśleć o izotopach jako o różnych typach atomów. Podobnie jak lody w wersji waniliowej i czekoladowej, atomy mogą mieć różne izotopy, które mają swój własny, niepowtarzalny „smak” wynikający z różnic w ich masach. Zespół zbadał poziomy „smaku” izotopów metoksylu w próbkach drewna pobranych z około trzydziestu okazów drzew z różnych klimatów i warunków na całym świecie, aby obserwować trendy w fotooddychaniu. Próbki pochodzą z archiwum przy ul Uniwersytet Kalifornijski w Berkeleyw którym znajdują się setki próbek drewna zebranych w latach 30. i 40. XX wieku.
„Baza danych była pierwotnie używana do szkolenia leśników w zakresie rozpoznawania drzew z różnych miejsc na świecie, dlatego zmieniliśmy jej przeznaczenie, aby zasadniczo zrekonstruować te lasy i sprawdzić, jak dobrze pochłaniają dwutlenek węgla” – powiedział Lloyd.
Do tej pory tempo fotooddychania można było mierzyć jedynie w czasie rzeczywistym przy użyciu żywych roślin lub dobrze zachowanych martwych okazów, które zachowały węglowodany strukturalne, co oznaczało, że prawie niemożliwe było zbadanie tempa, w jakim rośliny sekwestrują węgiel na dużą skalę lub w przeszłości . Lloyd wyjaśnił.
Patrzenie w przeszłość, aby zrozumieć przyszłość
Teraz, gdy zespół zweryfikował metodę monitorowania tempa fotooddychania przy użyciu drewna, stwierdził, że metoda ta może zapewnić naukowcom narzędzie do przewidywania, jak dobrze drzewa będą „oddychać” w przyszłości i jak radziły sobie w przeszłym klimacie.
Ilość dwutlenku węgla w atmosferze szybko rośnie; Według nich jest już większy niż kiedykolwiek w ciągu ostatnich 3,6 miliona lat Krajowa Administracja Oceaniczna i Atmosferyczna. Lloyd wyjaśnił, że okres ten przypada stosunkowo niedawno w czasie geologicznym.
Zespół będzie teraz pracował nad odkryciem tempa fotooddychania w starożytnej przeszłości, aż do dziesiątek milionów lat temu, przy użyciu skamieniałego drewna. Metody te pozwolą naukowcom na jednoznaczne przetestowanie istniejących hipotez dotyczących zmieniającego się wpływu fotooddychania roślin na klimat w czasie geologicznym.
„Jestem geologiem i pracuję w przeszłości” – powiedział Lloyd. „Jeśli więc interesują nas ważne pytania dotyczące funkcjonowania tego cyklu, gdy klimat był zupełnie inny niż obecnie, nie możemy wykorzystywać żywych roślin. Prawdopodobnie będziemy musieli cofnąć się o miliony lat, aby lepiej zrozumieć, jakie są nasze przyszłość będzie wyglądać.”
Odniesienie: „Grupowanie izotopowe w drewnie jako alternatywa dla fotooddychania w drzewach” Max K. Lloyd, Rebekah A. Stein, Daniel E. Ibarra, Richard S. Barclay, Scott L. Wing, David W. Stahle, Todd E. Dawson i Daniel A. . Stolper, 6 listopada 2023, Postępowanie Narodowej Akademii Nauk.
doi: 10.1073/pnas.2306736120
Inni autorzy tego artykułu to Rebecca A. Steina i Daniela A. Stolpera i Daniela E. Ibarrę i Todda E. Dawson z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley; Richard S. Barclaya i Scotta L. Skrzydło Narodowego Muzeum Historii Naturalnej Smithsonian i David W. Stahl z Uniwersytetu Arkansas.
Praca ta została częściowo sfinansowana przez Instytut Aguron, Fundację Hyssing-Simons i amerykańską Narodową Fundację Nauki.
„Nieuleczalny student. Społeczny mediaholik. Niezależny czytelnik. Myśliciel. Alkoholowy ninja”.
More Stories
Kiedy astronauci wystartują?
Podróż miliardera w kosmos jest „ryzykowna”
Identyczne ślady dinozaurów odkryto na dwóch kontynentach