Способность Земли поглощать почти треть антропогенных выбросов углерода через растения может быть уменьшена вдвое в течение следующих двух десятилетий при нынешних темпах потепления, Согласно новому исследованию в Science Advances, проведенному исследователями из Университета Северной Аризоны, центра климатических исследований Вудвелла и Университета Вайкато, Новая Зеландия. Используя более чем двадцатилетние данные с измерительных вышек в каждом крупном биоме по всему земному шару, команда определила критический температурный перелом, за которым способность растений улавливать и хранить атмосферный углерод—кумулятивный эффект, называемый "наземным поглотителем углерода", - уменьшается по мере того, как температура продолжает расти.

Земная биосфера-деятельность наземных растений и почвенных микробов—выполняет большую часть "дыхания" Земли, обмениваясь углекислым газом и кислородом. Экосистемы по всему земному шару поглощают углекислый газ посредством фотосинтеза и выпускают его обратно в атмосферу через дыхание микробов и растений. За последние несколько десятилетий биосфера, как правило, поглощала больше углерода, чем высвобождала, смягчая климатические изменения.

Но поскольку рекордные температуры продолжают распространяться по всему земному шару, это может не продолжаться; исследователи Nau, Woodwell Climate и Waikato обнаружили температурный порог, за которым поглощение углерода растениями замедляется, а высвобождение углерода ускоряется.

Ведущий автор Кэтрин Даффи, постдокторский исследователь в НАУ, заметила резкое снижение фотосинтеза выше этого температурного порога почти в каждом биоме по всему земному шару, даже после устранения других эффектов, таких как вода и солнечный свет.

"На Земле постоянно растет лихорадка, и, как и в человеческом организме, мы знаем, что каждый биологический процесс имеет диапазон температур, при которых он работает оптимально, и выше которых функция ухудшается", - сказал Даффи. "Итак, мы хотели спросить, сколько могут выдержать растения?"

Это исследование является первым, которое обнаружило температурный порог фотосинтеза на основе данных наблюдений в глобальном масштабе. В то время как температурные пороги для фотосинтеза и дыхания были изучены в лаборатории, данные Fluxnet дают окно в то, что на самом деле испытывают экосистемы по всей Земле и как они реагируют.

"Мы знаем, что температурные оптимумы для людей лежат около 37 градусов по Цельсию (98 градусов по Фаренгейту), но мы в научном сообществе не знали, каковы эти оптимумы для земной биосферы", - сказал Даффи.

Она объединилась с исследователями из Woodwell Climate и Университета Вайкато, которые недавно разработали новый подход к ответу на этот вопрос: теория макромолекулярных скоростей (MMRT). Опираясь на принципы термодинамики, ММРТ позволила исследователям генерировать температурные кривые для каждого крупного биома и земного шара.

Результаты оказались тревожными.

Исследователи обнаружили, что температурные "пики" поглощения углерода-18 градусов по Цельсию для более распространенных растений С3 и 28 градусов по Цельсию для растений С4-уже превышены в природе, но не видели температурной проверки дыхания. Это означает, что во многих биомах продолжающееся потепление приведет к снижению фотосинтеза, в то время как скорость дыхания будет расти экспоненциально, опрокидывая баланс экосистем от поглотителя углерода к источнику углерода и ускоряя изменение климата.

"Различные типы растений различаются в деталях своих температурных реакций, но все они демонстрируют снижение фотосинтеза, когда становится слишком тепло",-сказал соавтор NAU Джордж Кох.

В настоящее время менее 10 процентов земной биосферы испытывают температуру, превышающую этот фотосинтетический максимум. Но при нынешних темпах выбросов до половины земной биосферы может испытать температуру, превышающую этот порог продуктивности к середине века—и некоторые из самых богатых углеродом биомов в мире, включая тропические тропические леса в Амазонии и Юго-Восточной Азии и Тайгу в России и Канаде, будут одними из первых, кто достигнет этой переломной точки.

"Самое поразительное, что наш анализ показал, - это то, что температурные оптимумы для фотосинтеза во всех экосистемах были настолько низкими",-сказал Вик Аркус, биолог из Университета Вайкато и соавтор исследования. "В сочетании с увеличением скорости дыхания экосистемы в зависимости от температуры, которую мы наблюдали, наши результаты показывают, что любое повышение температуры выше 18 градусов по Цельсию потенциально вредно для наземного поглотителя углерода. Без сдерживания потепления, чтобы оно оставалось на уровне или ниже уровней, установленных в Парижском климатическом соглашении, поглотитель углерода земли не будет продолжать компенсировать наши выбросы и покупать нам время."

ИСТОЧНИК