Почему «протекающие» растения могут ускорить изменение климата

Растения играют ключевую роль в регулировании климата Земли, но новое исследование показывает, что повышение температур может нарушить этот баланс, поскольку растения теряют больше воды, чем считалось ранее.

Исследование доктора Шона Майклетца из Университета Британской Колумбии, опубликованное в New Phytologist, бросает вызов давнему предположению о потере воды растениями и может изменить климатические модели.

Связь «протекающих» растений и климата

В процессе фотосинтеза растения поглощают CO₂ через устьица в листьях и выделяют водяной пар и кислород. Ранее считалось, что основная потеря воды происходит через устьица, которые закрываются в сильную жару для её сохранения.

Однако исследование показало, что при повышении температуры растения теряют больше воды через кутикулу — восковой слой на листьях, который не может закрыться. Чем тоньше кутикула, тем больше потери.

Это означает, что в экстремальную жару растения продолжают терять воду, но не могут поглощать CO₂. Это ограничивает фотосинтез и снижает их роль как поглотителя углерода. В экстремальных условиях они могут даже стать источником углерода, ускоряя изменение климата.

По приблизительным расчётам, лист среднего размера при 50 °C может терять около трети чайной ложки воды в день через кутикулу. В масштабах целых лесов это может изменить глобальные циклы воды и углерода — воздействие, которое современные климатические модели, возможно, недооценивают.

Критические температуры для растений

Исследование 200 видов растений в Ванкувере показало, что фотосинтез начинает нарушаться в диапазоне от 40 до 51 °C. Во время теплового купола 2021 года температура достигла 49,6 °C, приблизившись к пределу выносливости растений.

Текущие исследования указывают, что 60 °C, вероятно, — максимальная температура, которую растения могут пережить. За этим порогом происходит денатурация белков, ведущая к повреждению клеток и гибели. Выживать при таких температурах могут лишь немногие пустынные и тропические виды.

Учёные во всём мире пытаются определить «переломный момент», когда земная растительность начнёт выделять больше CO₂, чем поглощать, превратившись из поглотителя в источник углерода. Предварительные оценки указывают на возможный порог около 30 °C, однако остаются ключевые неопределённости, особенно касающиеся влияния микроклимата и доступности воды на фотосинтез в условиях жары.

При текущей средней глобальной температуре в 16 °C понимание этих пределов критически важно для прогнозирования климатических обратных связей и будущего экосистем.