Повышенный уровень CO₂ не компенсирует негативное влияние жары и засухи на деревья

Исследователи из Карлсруэского технологического института (KIT) выяснили, что повышение концентрации CO₂ в атмосфере не компенсирует негативное влияние вызванного парниковыми газами изменения климата на деревья. Чем экстремальнее становятся засуха и жара, тем меньше деревья выигрывают от увеличенного снабжения углекислым газом в плане углеродного обмена и эффективности использования воды. К такому выводу учёные пришли, изучая сосны алеппские. Результаты опубликованы в New Phytologist.

Из-за вызванного парниковыми газами изменения климата деревья всё чаще подвергаются экстремальной засухе и жаре. Однако вопрос о том, как повышенная концентрация CO₂ в атмосфере влияет на физиологические реакции деревьев в условиях климатического стресса, остаётся дискуссионным. Углекислый газ — основной питательный элемент для растений. В процессе фотосинтеза они используют солнечный свет для преобразования CO₂ и воды в углеводы и биомассу. Однако периоды засухи и жары повышают уровень стресса у деревьев: их корням сложнее добывать воду. Чтобы сократить потери от испарения, деревья закрывают устьица листьев, в результате чего поглощают меньше CO₂ из воздуха.

Эти взаимосвязи подробно изучила Лаборатория экологической физиологии растений подразделения исследования атмосферы Института метеорологии и климатологии KIT (IMK-IFU) на альпийском кампусе KIT в Гармиш-Партенкирхене. Совместно с учёными из Мюнхенского университета имени Людвига и Максимилиана, Венского университета и Института науки Вейцмана в Реховоте (Израиль) исследователи KIT изучили влияние повышенной концентрации CO₂ на углеродный обмен и эффективность использования воды у сосен алеппских (Pinus halepensis) в условиях засухи и жары.

Как сообщается в статье, сосны алеппские выращивали из семян как при атмосферной, так и при значительно повышенной концентрации CO₂ (421 ppm и 867 ppm). Полуторагодовалые деревья затем либо хорошо поливали, либо оставляли без воды на месяц. После этого их поместили в высокотехнологичные фитотроны и в течение десяти дней подвергали воздействию температур, постепенно повышавшихся с 25°C до 40°C. В этот период учёные непрерывно измеряли газо- и водообмен деревьев и анализировали ключевые продукты метаболизма.

Результаты исследования:

• Повышенная концентрация CO₂ снизила потерю воды деревьями и повысила эффективность её использования при возрастающей тепловой нагрузке.
• Однако чистое поглощение углерода значительно сократилось.
• Кроме того, жара негативно повлияла на метаболические свойства деревьев, в то время как метаболизм почти не выиграл от увеличенного снабжения CO₂. Основным положительным эффектом наблюдалась повышенная стабильность белков корней.

«В целом влияние повышенной концентрации CO₂ на стрессовые реакции деревьев было довольно умеренным. С усилением жары и засухи оно значительно уменьшалось», — резюмирует руководитель исследования, доктор Надин Рюр. «Из этого мы делаем вывод, что растущая концентрация CO₂ в атмосфере не может компенсировать стресс деревьев, вызванный экстремальными климатическими условиями».