Исследование: нагретые листья хуже поглощают углекислый газ. Это плохие новости для тропических лесов и планеты

Тропические леса, такие как влажный тропический лес Дейнтри в Австралии, называют «легкими» Земли. Они поглощают углекислый газ (CO2) из воздуха в процессе фотосинтеза, играя ключевую роль в регуляции глобального климата и смягчении глобального потепления.

Однако новое исследование, опубликованное в New Phytologist, показывает, что повышение температуры серьезно снизит способность тропических лесов к фотосинтезу. Это ослабит их роль в поглощении CO2 и усугубит изменение климата.

Эксперимент: нагревание листьев в тропическом лесу

Ученые провели эксперимент в лесу Дейнтри, чтобы проверить, могут ли тропические деревья адаптироваться (акклимироваться) к потеплению. Эти деревья эволюционировали в стабильных условиях и, возможно, уже близки к верхнему пределу переносимых температур.

С помощью крана для доступа в кроны деревьев исследователи установили на листья четырех видов зрелых деревьев специальные нагревательные боксы. Листья нагревались на 4°C — такое повышение температуры прогнозируется для тропических систем к 2100 году.

Эксперимент длился восемь месяцев, что делает его одним из самых длительных экспериментов по нагреванию листьев in situ в зрелом тропическом лесу.

Результаты: фотосинтез снизился на 35%

Нагревание снизило фотосинтез у всех изученных видов:

  • Среднее падение скорости фотосинтеза составило 35% по сравнению с контрольными (ненагретыми) листьями.

  • Причины снижения:

    1. Устьица (поры листьев) стали менее открытыми в ответ на более сухой воздух вокруг нагретых листьев, что ограничило поступление CO2.
    2. Повышенная температура нарушила работу ферментов, необходимых для фотосинтеза.

  • Отсутствие акклимации: Даже после восьми месяцев нагревания деревья почти не показали способности адаптироваться к более высоким температурам. Это подтверждает гипотезу, что они уже работают близко к своим тепловым пределам.

Последствия для глобального цикла воды

Снижение поглощения углерода и потеря воды из-за закрытия устьиц согласуются с концепцией «ослабленного пульса» водообмена в тропических системах. Это имеет серьезные последствия для глобального цикла воды, хотя общее влияние остается неопределенным.

Мало возможностей для адаптации

Низменные тропические среды уже близки к физиологическим пределам для фотосинтеза. Это оставляет деревьям мало возможностей для адаптации к повышению температуры и более сухим условиям. В сочетании с прогнозами климатических моделей это указывает на снижение устойчивости тропических лесов и ослабление их роли как «легких» планеты.

Надежда в биоразнообразии

Биоразнообразие тропических лесов дает некоторую надежду, так как не все виды одинаково уязвимы. Недавние исследования показывают, что быстрорастущие виды менее подвержены влиянию потепления, чем медленнорастущие. Однако именно долгоживущие виды играют наиболее значительную роль в долгосрочном хранении углерода.

Эти результаты подчеркивают срочность защиты тропических лесов и ограничения масштабов глобального потепления за счет сокращения выбросов CO2. Стратегии сохранения должны быть сосредоточены на поддержании биоразнообразия для повышения устойчивости и выявлении видов с большим потенциалом акклимации в нагревающемся мире.