Фотосинтез под угрозой в условиях глобального потепления

Основу всей жизни на Земле составляет фотосинтез. Современные измерительные приборы позволяют выяснить, как изменение климата влияет на способность растений перерабатывать энергию солнечного света.

Исследователь Ракеш Тивари использует портативный инфракрасный анализатор парниковых газов для измерения фотосинтеза, манипулируя условиями окружающей среды листа (температурой и уровнем освещённости). Это позволяет понять, как растения могут реагировать на меняющийся климат.

Деградация фотосинтеза

Исследования в естественных тропических условиях, например в Амазонии в 2017 году, показывают чёткое снижение эффективности фотосинтеза. Было обнаружено, что деревья в одних из самых жарких районов Амазонии уже испытывают температурные условия, которые могут нарушать работу их фотосинтетического аппарата. Некоторые виды растений работали на пределе своей термоустойчивости. В особенно жаркие и засушливые периоды скорость фотосинтеза падала до одних из самых низких уровней, зарегистрированных в тропических лесах.

Фотосинтетическая эффективность большинства растений Земли составляет не более 5%. Одна из главных причин этой неэффективности — фотодыхание. Это побочная реакция, которая происходит, когда фермент рубиско, ответственный за захват CO₂, связывает вместо него кислород. То, как разные виды растений различаются по фотодыханию, может определять их температурную чувствительность.

Другой фактор — устьица на листьях растений, которые регулируют поглощение CO₂ и обмен водой. В условиях экстремальной жары они могут закрываться для сохранения воды (стратегия выживания, снижающая скорость фотосинтеза). У некоторых деревьев устьица, напротив, открываются при более высоких температурах, используя испарительное охлаждение как механизм снижения температуры листа.

Снижение способности накапливать углерод

Предварительные результаты исследований показывают, что температурная чувствительность фотодыхания варьируется у разных тропических видов. Понимание этих механизмов может помочь в более обоснованных проектах лесовосстановления и адаптации стратегий сохранения и лесоразведения к более тёплому будущему.

Необходимость природоохранного подхода

Однако недостаточно просто сажать деревья. Лучший способ защиты окружающей среды — сохранение существующих естественных систем. Зрелый лес невозможно воссоздать искусственно: он не только улавливает углерод, но и поддерживает биоразнообразие, регулирует водные потоки и обеспечивает среду обитания для бесчисленных видов.

Потеря биоразнообразия и лесных экосистем означает потерю лучшей естественной системы улавливания углерода на планете. Чрезмерная зависимость от искусственных решений несёт риски, которых человечество не может себе позволить.