Климатске промене чине да се дрвеће бори да 'дише'

Дрвеће се бори да одвоји угљен-диоксид који задржава топлоту у топлијим, сушнијим климама, што значи да више не могу служити као решење за надокнађивање угљен-диоксида човечанства док се планета наставља да се загрева, према новој студији коју је предводио Пенн Стате. Истраживачи.

„Открили смо да дрвеће у топлијој и сушој клими кашље уместо да дише“, рекао је Макс Лојд, помоћни професор геонаука у Пенн Стејту и водећи аутор студије недавно објављене у часопису Сајенс. Зборник радова Националне академије наука. „Они ослобађају много више угљен-диоксида у атмосферу него дрвеће у хладнијим, влажнијим условима.“

Кроз процес ФотосинтезаДрвеће уклања угљен-диоксид из атмосфере да би произвело нови раст. Међутим, под стресним условима, дрвеће ослобађа угљен-диоксид у атмосферу, процес који се назива фотореспирација. Анализом глобалног скупа података о ткиву дрвећа, истраживачки тим је показао да је стопа фотореспирације до два пута већа у топлијим климама, посебно када је вода ограничена. Открили су да праг за овај одговор у суптропским климама почиње да се премашује када просечне дневне температуре пређу приближно 68 степени. Ф Погоршава се како температура даље расте.

Сложена улога биљака у климатској адаптацији

Налази компликују уобичајено веровање о улози биљака у помагању да се извуче или користи угљеник из атмосфере, пружајући нови увид у то како се биљке прилагођавају климатским променама. Што је још важније, истраживачи примећују да како се клима загрева, њихови налази показују да су биљке можда мање способне да повлаче угљен-диоксид из атмосфере и апсорбују угљеник неопходан да би се планета охладила.

„Избацили смо овај фундаментални циклус из равнотеже“, рекао је Лојд. „Биљке и клима су уско повезане. Највећи привлачење угљен-диоксида из наше атмосфере су фотосинтетски организми. То је велики кључ за састав атмосфере, што значи да мале промене имају велики утицај.“

Лојд је објаснио да биљке тренутно апсорбују око 25% угљен-диоксида који се емитује људским активностима сваке године, према америчком Министарству енергетике, али ће се овај проценат вероватно смањити у будућности како се клима загрева, посебно ако вода постане оскудна.

„Када размишљамо о климатској будућности, очекујемо пораст угљен-диоксида, што је у теорији добро за биљке јер су то молекули које дишу“, рекао је Лојд. „Али показали смо да ће доћи до компромиса који неки маинстреам модели не узимају у обзир. Свет ће постати топлији, што значи да ће биљке бити мање способне да повлаче угљен-диоксид.“

Анализом глобалног скупа података о ткиву дрвећа, тим предвођен истраживачима Пенн Статеа показао је да је стопа фотореспирације у дрвећу до два пута већа у топлијим климама, посебно када је вода ограничена. Открили су да праг за овај одговор у суптропској клими, као што је овај део Аппалацхиа и региона долине, почиње да се премашује када просечне дневне температуре пређу око 68 степени Фаренхајта и погоршавају се како температуре даље расту. Заслуге: Варрен Реед / Пенн Стате

У студији, истраживачи су открили да варијације у обиљу одређених изотопа у делу дрвета који се називају метоксилне групе делује као траг фотореспирације на дрвећу. Лојд је објаснио да о изотопима можете размишљати као о различитим врстама атома. Као што можда имате ванилу и чоколадну верзију сладоледа, атоми могу имати различите изотопе који имају своје јединствене „укусе“ због разлика у њиховој маси. Тим је проучавао нивое „укуса“ метоксил изотопа у узорцима дрвета из око три десетине примерака дрвећа из различитих климатских услова и услова широм света како би приметио трендове фотореспирације. Узорци су дошли из архива на Универзитет Калифорније, Беркликоји садржи стотине узорака дрвета прикупљених 1930-их и 1940-их година.

„База података је првобитно коришћена за обуку шумара како да препознају дрвеће са различитих места широм света, па смо је пренаменили да суштински реконструишемо ове шуме да видимо колико добро апсорбују угљен-диоксид“, рекао је Лојд.

До сада су се стопе фотореспирације могле мерити само у реалном времену коришћењем живих биљака или добро очуваних мртвих примерака који су задржали структурне угљене хидрате, што значи да је било скоро немогуће проучити брзину којом биљке секвестрирају угљеник у великим размерама или у прошлости. . Ллоид је објаснио.

Гледање у прошлост да бисмо разумели будућност

Сада када је тим потврдио метод за праћење стопе фотореспирације помоћу дрвета, он је рекао да би метода могла пружити истраживачима алат за предвиђање колико ће дрвеће „дисати“ у будућности и како се понашало у прошлим климатским условима.

Количина угљен-диоксида у атмосфери брзо расте; Већ је већи него било када у протеклих 3,6 милиона година, према Национална управа за океане и атмосферу. Лојд је објаснио да је овај период релативно новији у геолошком времену.

Тим ће сада радити на откривању стопе фотореспирације у древној прошлости, до пре десетина милиона година, користећи окамењено дрво. Ове методе ће омогућити истраживачима да експлицитно тестирају постојеће хипотезе у вези са променљивим утицајем фотореспирације биљака на климу током геолошког времена.

„Ја сам геолог, радио сам у прошлости“, рекао је Лојд. „Дакле, ако смо заинтересовани за ова велика питања о томе како је овај циклус функционисао када је клима била веома другачија од данашње, не можемо да користимо живе биљке. Вероватно морамо да се вратимо милионима година уназад да бисмо боље разумели шта је наше будућност ће изгледати.“

Референца: „Изотопско груписање у дрвету као алтернатива фотореспирацији у дрвећу“ од Мак К. Ллоид, Ребеках А. Стеин, Даниел Е. Ибарра, Рицхард С. Барцлаи, Сцотт Л. Винг, Давид В. Стахле, Тодд Е. Давсон и Данијел А. Столпер, 06.11.2023. Зборник радова Националне академије наука.
дои: 10.1073/пнас.2306736120

Други аутори овог рада су Ребека А. Стеин и Даниел А. Столпер и Даниел Е. Ибара и Тодд Е. Давсон са Универзитета Калифорније, Беркли; рицхард с. Баркли и Скот Л. Крило Националног музеја природне историје Смитхсониан и Давид В. Стахл са Универзитета у Арканзасу.

Овај рад је делимично финансиран од стране Института Агурон, Хисинг-Симонс фондације и америчке Националне научне фондације.