09.02.2024 г.
Деревьям сложно удалять углекислый газ из атмосферы из-за потепления климата
Ученые обнаружили, что деревья в более теплом и сухом климате отправляют гораздо больше СО2 в атмосферу и хуже забирают этот газ из нее, чем деревья в прохладных и влажных условиях. Это усугубляет ситуацию с повышенным содержанием углекислого газа в атмосфере. Исследование опубликовано вжурнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
В процессе фотосинтеза деревья удаляют CO2 из атмосферы. В рамках другого важного процесса их жизнедеятельности, фотодыхания, они выделяют CO2 обратно. Фотодыхание активируется в зависимости от окружающих условий, таких как высокая интенсивность света, стресс и недостаток углерода для фотосинтеза. До сих пор непонятно, влияет ли на фотодыхание изменение климата или условия в конкретном месте на Земле. Однако эти данные могут быть важны для предсказания выбросов парниковых газов в будущем.
До сих пор скорость фотодыхания можно было измерить в режиме реального времени только с использованием живых растений или хорошо сохранившихся мертвых экземпляров. Однако такой подход был недостаточно подробным и не позволял выяснить все аспекты процесса. Сейчас же ученые предложили новый способ измерения показателей фотодыхания по обнаружению специальных изотопов, метоксильных групп, в древесине. Большинство метоксильных связей C–H образуются либо во время фотодыхания, либо в цикле Кальвина (одном из этапов фотосинтеза). Таким образом, изотопный состав метоксильных групп может быть чувствителен к соотношению этих процессов. Чтобы сделать выводы об изменении параметров фотодыхания, исследователи измеряли, как менялось содержание изотопов в зависимости от температуры и доступности воды для деревьев. Образцы древесины ученые взяли из архива Калифорнийского университета в Беркли, который содержит сотни материалов, собранных в 1930-х и 1940-х годах.
«База данных изначально использовалась для обучения лесников распознаванию деревьев из разных мест по всему миру, поэтому мы перепрофилировали ее, чтобы реконструировать эти леса и посмотреть, насколько хорошо они поглощают CO2», — рассказал Макс Ллойд из Пенсильванского университета.
Исследователи обнаружили, что скорость фотодыхания в два раза выше в более теплом и сухом климате. Содержание изотопа начинало увеличиваться при температуре 18–20 °С и концентрации СО2 280–1000 ppm. Результаты усложняют широко распространенное мнение о роли растений в поглощении или использовании углерода из атмосферы и обеспечивают новое понимание того, как растения могут адаптироваться к изменению климата. Исследователи отметили, что по мере потепления климата растения могут хуже вытягивать CO2 из атмосферы, из-за чего парниковый газ будет сильнее накапливаться и нагревать планету. В настоящее время растения поглощают около 25% CO2, выбрасываемого в результате человеческой деятельности каждый год, но этот процент, вероятно, снизится в будущем по мере потепления климата.
В дальнейшем команда исследователей планирует выяснить скорость фотодыхания десятки миллионов лет назад, используя окаменелую древесину. Метод по обнаружению изотопов поможет проверить существующие гипотезы относительно изменения влияния фотодыхания растений на климат.
Автор: Анна Гуль.
https://inscience.news/ru/article/world-science/earth-science/15281