Неопределённость в измерении глобального фотосинтеза затрудняет масштабирование признаков растений

Существует множество способов расчёта поглощения углерода растениями. Часть проблемы заключается в масштабировании этих подходов до глобального уровня из-за различий в гипотезах, лежащих в их основе. Эти гипотезы часто опираются на данные молекулярного масштаба, что затрудняет масштабирование.

Чтобы оценить влияние разных подходов на глобальные модели, международная команда исследователей сравнила гипотезы для определения максимальной скорости карбоксилирования при фотосинтезе (Vcmax) — одного из двух ключевых признаков растения, определяющих скорость фотосинтеза. Каждый метод давал различные значения, а результирующая вариабельность прогнозов ранее не изучалась детально.

Ключевые результаты исследования:

  • Оценки глобального фотосинтеза на основе четырёх гипотез масштабирования признаков (тип растительности, ограничение питательными веществами, экологическое фильтрование и пластичность растений) колебались в диапазоне 108–128 петаграмм углерода в год (PgC/год).
  • Этот разброс составляет около 65% от диапазона неопределённости, обнаруженного в сравнительных упражнениях фотосинтетических моделей.
  • Неопределённость распространялась и приводила к вариации в 27% для чистой продуктивности биома (нетто-поглощения углерода экосистемами суши).

Поскольку надёжных методов прямого измерения глобального фотосинтеза не существует, команда использовала три прокси-показателя для сравнения с модельными оценками.

Выводы сравнения с прокси-данными:

  • Все гипотезы дали оценки, хорошо коррелирующие с прокси-показателями.
  • Гипотеза ограничения питательными веществами оказалась немного лучше других для моделирования масштабирования максимальных скоростей фотосинтеза.
  • Сравнение затруднялось тем, что три прокси-показателя фотосинтеза отличались друг от друга так же сильно, как и модельные результаты от них.
  • Спутниковые прокси-данные (измеряющие солнечно-индуцированную флуоресценцию) показали значительно более высокий фотосинтез в сельскохозяйственных регионах. Это указывает, что модели и другие прокси могут упускать важный компонент глобального фотосинтеза в управляемых агроэкосистемах.

Исследование подчёркивает необходимость в более точных оценках глобального фотосинтеза для прогнозирования поглощения CO2 и лучшего понимания масштабирования максимальной скорости фотосинтеза по поверхности Земли.