Растения регулируют температуру листьев для увеличения поглощения углерода

Новое исследование показало, что растения регулируют температуру своих листьев с некоторой независимостью от температуры окружающего воздуха. Эта особенность увеличивает поглощение углерода в процессе фотосинтеза. Результаты помогут усовершенствовать модели земной системы для прогнозирования последствий и обратных связей изменения климата.

«Это исследование объединяет теорию энергетических потоков в листе с глобальными данными о температуре для различных таксонов растений и показывает, что листья, как правило, не соответствуют температуре воздуха, а вместо этого осуществляют терморегуляцию», — сказал Шон Майклетц, эколог растений из Лос-Аламосской национальной лаборатории, руководивший исследованием. «Конечный результат заключается в том, что листья, как правило, теплее воздуха при низких температурах и холоднее воздуха при высоких температурах».

В статье, недавно опубликованной в Nature Plants, Майклетц и команда разработали новую теорию. Они объединили энергетические бюджеты (учёт входящих и исходящих тепловых потоков в листе) с теорией углеродной экономики (предположение, что форма и функция листа в конечном итоге ограничены эффективностью его структуры в переработке углерода). Синтез этих теорий показал, как терморегуляция листьев помогает максимизировать фотосинтез и, следовательно, общий углеродный баланс листа за время его жизни.

Теория команды важна для развития более количественной экологии растений, изучающей истоки терморегуляции листьев — процесса, при котором температура листа отклоняется от температуры окружающего воздуха. Их исследование показывает, что функции растений развязаны с температурой окружающей среды, что поможет улучшить климатические модели.

Большинство растений осуществляют фотосинтез, преобразуя световую энергию и CO₂ из атмосферы в сахара, которые становятся листьями, стеблями и корнями. Терморегуляция листьев критически важна для углеродной экономики растения, поскольку температура листа определяет скорость фотосинтеза и дыхания. Поскольку обычно предполагается, что растения принимают температуру окружающей среды, многие современные модели земной системы для прогнозирования обратных связей «растение–атмосфера» исходят из того, что физиология растений работает при температуре окружающего воздуха. Однако данные исследования показывают, что температура листа может существенно отличаться от температуры воздуха. Это разделение ослабляет связь между климатом и функциями растений, ограничивая влияние климатических факторов на рост растений и углеродные бюджеты экосистемы.

Исследование проводилось для выявления взаимосвязей между климатом, признаками растений и скоростью физиологических процессов. Эти результаты могут помочь улучшить модели земной системы и прогнозировать последствия и обратные связи изменения климата.