Мхи наращивают биомассу в условиях повышенного CO₂, что важно для климатических моделей

Мхи, насчитывающие около 12 000 видов и покрывающие почти 4 млн квадратных миль суши, играют ключевую экологическую роль: удерживают дождевую воду, снижают количество патогенов и увеличивают секвестрацию углерода в почве. Они также защищают долгосрочные хранилища углерода, такие как болота и вечная мерзлота.

Рост мхов всё чаще используется в моделях для повышения точности прогнозов изменения климата. Однако влияние ключевых климатических переменных, таких как повышенный уровень CO₂ (eCO₂), на мхи остаётся малоизученным.

Мхи испытывают воздействие eCO₂ иначе, чем большинство наземных растений. Будучи мелкими, они растут у поверхности почвы, где подвергаются воздействию CO₂, выделяемого при разложении органического вещества. Таким образом, мхи, вероятно, сталкиваются с гораздо более высокими уровнями CO₂. В отличие от цветковых растений, мхи не используют устьица для поглощения CO₂, поэтому могут иметь меньший доступ к доступному CO₂.

Совместная исследовательская группа из лабораторий Пандея и Аллена в Дональда Дэнфорта продемонстрировала, что модельный мох Physcomitrium patens (P. patens) увеличивает биомассу в три раза в условиях повышенного CO₂, адаптируя свой рост, метаболизм и физиологию.

Их работа, опубликованная в New Phytologist, показала, что увеличение биомассы связано с улучшением фотосинтеза и тонкой балансировкой перехода жизненного цикла между диффузным и обильным ростом в зависимости от доступности азота и углерода.

«Мхи — основная растительность, поддерживающая естественные долгосрочные системы хранения углерода, такие как вечная мерзлота и болота... Мхи актуальны для действий в условиях сегодняшней климатической чрезвычайной ситуации», — заявил ведущий автор исследования Бооминатан Моханасундарам, доктор философии.

Исследование опиралось на передовые возможности Центра Дэнфорта. «Возможность производить значительную, строгую науку исходит от использования опыта и инструментов, доступных здесь, в Центре», — отметил Сомнат Коли, доктор философии, ключевой соавтор.

Это исследование предлагает основу для сравнения реакций на eCO₂ у P. patens с другими группами растений и является частью более крупной программы, поддерживаемой NSF.

Полученные данные дают важное представление о росте мхов, которое может улучшить климатические модели. Хотя необходимы дальнейшие исследования для оценки роста других важных классов мхов, результаты позволяют предположить, что среда eCO₂, вероятно, усилит накопление биомассы мхов и может снизить передачу солнечного тепла почве, предотвращая таяние вечной мерзлоты.

Применение этих выводов к выживанию, распространению и способности мхов усваивать углерод в различных режимах почвенного азота и CO₂ поможет понять, как эта важная группа растений отреагирует на прогнозируемые изменения климата в будущем.