Повышение температуры угрожает накоплению углерода в деревьях

ТРисы являются одним из наших самых важных видов оружия в борьбе с изменением климата. За год одно взрослое живое дерево может впитывать более 48 фунтов углерода, который он хранит в своих волокнах, пока не разложится или не сгорит. В настоящее время деревья и растения вместе ежегодно поглощают примерно 30 процентов углекислого газа, который люди выбрасывают в атмосферу в результате деятельности промышленности и деятельности.

Но способность деревьев хранить углерод находится под угрозой, поскольку Земля продолжает нагреваться. Это потому, что, хотя деревья поглощают углекислый газ посредством фотосинтеза, они также выпускать он возвращается в атмосферу посредством двух процессов, оба из которых чувствительны к повышению температуры. Трудность заключалась в том, чтобы точно рассчитать, как этот баланс будет смещаться по мере изменения климата и атмосферы.

Теперь новый изучать в Труды Национальной академии наук обнаружил, что когда среднесуточная температура превышает 68 градусов по Фаренгейту и в условиях засухи, деревья могут выбрасывать в атмосферу значительно больше углекислого газа посредством одного из этих процессов, называемого фотодыханием. Современные климатические модели упускают из виду эту важную деталь, говорит Макс Ллойд, ведущий исследователь работы из Университета штата Пенсильвания. «Это не то, о чем мы могли сказать однозначно раньше. Я думаю, это большое открытие», — говорит Ллойд.

Если температура продолжит расти такими же темпами, деревья могут поглощать вдвое меньше углерода, чем сегодня.

Фотодыхание — это досадная «утечка» фотосинтеза, происходящая только в дневное время, на свету. Оно увеличивается по мере повышения температуры и снижения доступности воды, но падает по мере увеличения концентрации углекислого газа в атмосфере. Отдельный процесс, называемый дыханием, выделяет CO.₂ и обратно в воздух, преимущественно ночью.

ПНАС Эта работа усиливает обеспокоенность тем, что деревья могут потерять способность поглощать углерод из атмосферы по мере потепления климата. А бумага с 2021 года в Достижения наукиНапример, обнаружили, что к 2040 году, если температура продолжит расти такими же темпами, деревья смогут поглощать только 15 процентов выбросов углекислого газа от деятельности человека, то есть вдвое меньше, чем сегодня. Это связано с тем, что с повышением температуры скорость ночного дыхания углерода деревьями также увеличивается, а их способность накапливать углерод посредством фотосинтеза снижается.

Достижения науки Исследование, в котором были изучены данные за 20 лет из 250 мест, также выявило четкий температурный предел, выше которого происходит своего рода климатический переключатель, и леса становятся чистыми источниками углерода, а не поглотителями. Достижения науки анализ не учел изменения в скорости фотодыхания, о чем ПНАС описывает исследование.

Чтобы завершить свое исследование, Ллойд и его коллеги разработали новый химический метод анализа образцов древесины, который может определить скорость фотодыхания на протяжении всей жизни дерева. Большинство других методов расчета потребления и выделения углерода деревьями, в том числе Достижения науки работа — полагайтесь на экстраполяцию результатов лесных обследований, которые дают лишь моментальный снимок за короткий период времени. Новый метод экстраполяции образцов древесины позволяет анализировать исторический климат в масштабе.

Для нового исследования Ллойд раскопал сокровищницу исторических образцов древесины, хранящихся в Лаборатории лесных товаров Калифорнийского университета в Беркли. Древесина была получена из деревьев, срубленных в 1930-х годах и позже. В некоторых случаях деревья, которые он анализировал, начали свою жизнь как саженцы в 19 веке, когда CO₂ уровни составляли 65 процентов от нынешних концентраций. Далее исследователи планируют изучить окаменелую древесину, которая могла бы дать нам представление о том, как выглядело фотодыхание в климате далекого прошлого.

Говард Гриффитс, профессор физиологии растений в Кембриджском университете, говорит, что еще слишком рано говорить, какое влияние фотодыхание окажет на чистый углеродный баланс. По его словам, новый метод расчета скорости фотодыхания необходимо экспериментально проверить на тканях живых деревьев. Ллойд согласен, что экспериментальная проверка является приоритетом будущей работы.

Это не означает, что Гриффитс или другие ученые-растоводители с оптимизмом смотрят на перспективы: «Наиболее серьезная угроза секвестрации углерода лесами — это гидравлический отказ во время засухи», — предупреждает он. При отказе гидравлики, основной причине гибели старых деревьев, дерево больше не может высасывать воду из земли и эффективно распределять ее, поэтому оно фактически умирает от жажды. Разлагающееся дерево возвращает углерод, который оно изолировало за время своей жизни, обратно в атмосферу.

«Я согласен, что более теплый и сухой климат потенциально может иметь неблагоприятные последствия для лесов во всем мире», — добавляет Лидонг Мо. Мо — эксперт по экологии леса из ETH Zürich и ведущий автор Природа изучать с 2023 года это влияет на то, какие виды лесов обладают наибольшим потенциалом в качестве поглотителей углерода для борьбы с изменением климата. Главный вывод заключался в том, что, возможно, это противоречит здравому смыслу, потенциал поглощения углерода является наибольшим, когда вы позволяете поврежденному лесу, истощенному в результате вырубки, пожара или засухи, естественным образом восстановиться до зрелости, а не сажать новые деревья на земле, которая была полностью обезлесена. .

Это мощное напоминание о том, что деревья принадлежат к сложным лесным сообществам, которые ведут себя неоднородно. Язык «источника» и «приемника» иногда может сгладить эту реальность. В электронном письме Мо пишет: «В конце концов, природа и климат взаимосвязаны. Нам нужна природа ради климата, и нам нужны климатические действия ради природы».

Главное изображение: Фарони / Shutterstock

• Елена Казамия

  Опубликовано 27 марта 2024 г.

  Елена Казамиа — научный писатель из Греции. Она имеет степень магистра в области консервации Университетского колледжа Лондона и докторскую степень. степень бакалавра наук о растениях Кембриджского университета в Великобритании.