Как использование углерода растениями влияет на их реакцию на изменение климата
Новое исследование показывает, что в более тёплых условиях растения могут поглощать больше углекислого газа, используя углерод для роста более эффективно.
Растения поглощают («фиксируют») углекислый газ (CO2) из атмосферы в процессе фотосинтеза. Часть углерода используется для роста растения, а часть — в процессе дыхания, когда растение расщепляет сахара для получения энергии.
Баланс между выделением CO2 при дыхании и фиксацией углерода при фотосинтезе влияет на рост растения. В глобальном масштабе этот баланс также влияет на глобальный углеродный баланс — сколько углерода хранится в живых организмах по сравнению со свободным в атмосфере. Чем выше скорость фотосинтеза относительно дыхания, тем больше скорость «всасывания» атмосферного углерода экосистемами.
По мере роста концентрации CO2 в атмосфере из-за антропогенных выбросов, что приводит к потеплению планеты, баланс между фотосинтезом и дыханием у отдельных растений может меняться. В новом исследовании, опубликованном на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences, учёные обнаружили, что в более тёплых условиях растения меняют способ использования углерода — направляя больше на рост.
Используя больше CO2 для роста, растения «фиксируют» больше CO2 из атмосферы, запирая его в своих листьях и стеблях.
Распределение углерода
Ранее учёные измеряли простое соотношение между скоростью фотосинтеза и дыхания при заданной температуре, чтобы оценить реакцию растений. Однако команда обнаружила третий фундаментальный фактор, определяющий это соотношение, — «эффективность распределения углерода».
Новое исследование под руководством учёных из Имперского колледжа Лондона и Эксетерского университета должно позволить более точно прогнозировать реакцию растений на изменение климата с использованием эффективности распределения углерода.
Этот фактор определяет, что происходит после поглощения CO2 в процессе фотосинтеза — будет ли он использован для роста или дыхания. Команда обнаружила, что с повышением температуры растения могут направлять больше углерода на рост, эффективно улучшая свой чистый прирост углерода.
Прогнозирование реакции экосистем
Чтобы это выяснить, они использовали комбинацию математического моделирования и данных лабораторных экспериментов с водорослями. Они также изучили различные виды растений, как наземных, так и водных, и пришли к выводу, что вызванное потеплением увеличение эффективности распределения углерода является общим явлением.
Соавтор исследования доктор Самраат Павар с факультета наук о жизни Имперского колледжа сказал: «Растения могут быть более способными компенсировать негативные эффекты потепления на фиксацию углерода, чем считалось ранее, как в водных, так и в наземных экосистемах. Наше исследование предлагает новый способ лучше прогнозировать влияние потепления на фиксацию углерода отдельными растениями и, в конечном итоге, целыми экосистемами».