Деревья находят новый «водный баланс» при высоком уровне CO₂

Деревья в условиях искусственно повышенной концентрации углекислого газа (CO₂) становятся более эффективными в сохранении воды.

Согласно новому исследованию учёных Бирмингемского университета, опубликованному в New Phytologist, деревья при повышенном уровне CO₂ увеличивают эффективность использования воды. Они достигают этого за счёт одновременного увеличения поглощения углерода и сохранения воды, регулируя открытие и закрытие устьиц — пор на листьях.

Вопреки предыдущим предположениям, эти реакции оказались схожими у всех изученных типов деревьев.

Ключевой компромисс

Для растений по всему миру существует баланс между усвоением углерода и потерей воды. Устьица открываются для поглощения CO₂, необходимого для роста, но при этом через них испаряется вода. Растение вынуждено искать компромисс между максимизацией поглощения CO₂ и минимизацией потери влаги.

Анализ данных и результаты

Исследователи проанализировали данные 20-летних экспериментов с долгосрочным повышением CO₂ для деревьев, охватывающих 16 площадок по всему миру. Анализ показал, что эффективность использования воды листьями деревьев увеличилась на 85% при удвоении концентрации CO₂ — именно такого увеличения ожидают к середине века по сравнению с доиндустриальным уровнем.

На основе этих данных команда рассчитала параметр «g1», который выражает «водную цену» усвоения углерода для каждого типа дерева. Оказалось, что число g1 не меняется при повышенном CO₂, что делает его полезным инструментом для прогнозирования реакций деревьев в условиях, выходящих за рамки измеренных.

Значение для моделей

«Модели, которые мы используем для прогнозирования реакции деревьев на будущие уровни CO₂, всё ещё содержат много неопределённостей, и поведение устьиц — одна из них», — пояснила ведущий автор исследования доктор Анна Гарднер из Бирмингемского института исследования лесов.

«При повышенном CO₂ можно было ожидать снижения потребления воды, потому что устьица поглощают CO₂ при более высокой концентрации и могут быть открыты меньше. Но на самом деле мы обнаружили, что повышенный CO₂ также вызвал увеличение фотосинтеза — и это поведение было более сильным драйвером повышения эффективности использования воды. По сути, при более высоком CO₂ деревья получают больше углерода на каждую "единицу" потраченной воды».

Эти результаты предлагают новые подходы к моделированию и прогнозированию поведения растений в условиях повышенного CO₂, помогая построить более полную картину реакции лесов на атмосферные условия, которые станут нормой к 2050 году.