Плохие новости для тропиков и всей Земли: нагретые листья растений не могут улавливать углерод

На восточном побережье Австралии, в Северном Квинсленде, расположен тропический лес Дейнтри — место, где густота деревьев образует почти непроницаемую массу зелени. Этим древним насаждениям приходится противостоять изменению климата.

В лесу обитает множество древних семейств растений, восходящих к древнему суперконтиненту Гондвана. Воздух здесь теплый и густой от влажности, несущий землистый запах мокрых листьев и почвы. Солнечный свет проникает сквозь густой полог рассеянными лучами, а папоротники и ростки покрывают лесную подстилку.

Дейнтри и другие тропические леса, включая леса Амазонии, бассейна реки Конго и Юго-Восточной Азии, называют легкими Земли. Они поглощают углекислый газ из воздуха, выделяя водяной пар и кислород посредством фотосинтеза. Благодаря этому их лиственные покровы играют решающую роль в регулировании глобального климата и смягчении последствий глобального потепления.

Однако недавнее исследование показывает, что повышение температуры серьезно повлияет на способность тропических лесов к фотосинтезу. Это ограничит их способность поглощать углекислый газ из атмосферы, что снизит роль растительности в смягчении глобального потепления и усугубит изменение климата.

Акклиматизация — способность растений приспосабливаться к различным условиям окружающей среды — является важной стратегией, позволяющей справляться с меняющимся миром. Растения могут динамически приспосабливаться к окружающей среде. При нагревании они могут корректировать свой фотосинтез для большей эффективности при умеренно более высоких температурах. Это позволяет им поддерживать или даже увеличивать поглощение углерода в новых условиях.

Однако тропические деревья могут иметь ограниченную способность акклиматизироваться к потеплению, поскольку они развивались в относительно стабильных климатических условиях. По сути они уже близки к верхнему пределу температур, которые могут переносить без ущерба.

Чтобы проверить эту теорию, команда Кристины Краус, старшей преподавательницы Школы естественных наук и Института окружающей среды Хоксбери в Университете Западного Сиднея, и Кали Миддлби, экофизиологини растений в Университете Джеймса Кука, провела эксперимент в тропическом лесу Дейнтри, сосредоточившись на тропических деревьях высотой от пятнадцати до тридцати метров. Используя подъемный кран для доступа к верхушкам деревьев, ученые установили изготовленные на заказ ящики для подогрева листьев, чтобы нагреть листья взрослых деревьев четырех видов на четыре градусов по Цельсию. Это прогнозируемое повышение температуры для тропических систем к 2100 году.

Эксперимент продолжался восемь месяцев, что сделало его одним из самых продолжительных экспериментов по нагреву листьев на месте в зрелом тропическом лесу. Сравнивая физиологические реакции нагретых листьев с реакциями необогреваемых листьев, стало возможным составление реалистичной картины того, как листья тропических деревьев могут реагировать на будущее потепление климата.

Исследование показало, что потепление привело к снижению фотосинтеза у всех видов. Скорость фотосинтеза снизилась в среднем на 35 процентов в прогретых листьях по сравнению с непрогретыми контрольными образцами. Это снижение было обусловлено двумя ключевыми факторами. Во-первых, поры листьев, называемые устьицами, которые позволяют проникать углекислому газу и выходить воде, стали менее открытыми в ответ на более сухой воздух вокруг нагретых листьев. Во-вторых, более высокие температуры повлияли на работу ферментов, необходимых для фотосинтеза, снизив их способность фиксировать углерод.

Даже после восьми месяцев потепления деревья не продемонстрировали особой способности адаптироваться к более высоким температурам. Они не улучшили свою способность эффективно фотосинтезировать при повышенных температурах и не сместили максимальную температуру, при которой мог поддерживаться фотосинтез. Это подтверждает идею о том, что эти деревья, возможно, уже находятся на грани своего теплового предела.

Выводы ученых о снижении поглощения углерода и уменьшении потери воды из-за закрытия устьиц при более высоких температурах согласуются с концепцией «ослабленного импульса» водообмена в тропических системах. Это имеет значительные последствия для глобального круговорота воды. В то время как закрытие устьиц может ограничить выброс воды в атмосферу, более сухая атмосфера одновременно забирает больше влаги из деревьев, создавая сложную динамику. Реакция тропических лесов на потепление, несомненно, повлияет на круговорот воды, но общее воздействие остается неопределенным.

Однако, говорят исследователи, биоразнообразие тропических лесов вселяет некоторую надежду, поскольку не все виды одинаково уязвимы. Недавние исследования показывают, что быстрорастущие виды меньше подвержены потеплению по сравнению с медленнорастущими. Хотя это и многообещающе, важно помнить, что виды, которые живут дольше, играют наиболее важную роль в долгосрочном хранении углерода.

Все это подчеркивает актуальность защиты тропических лесов и ограничения масштабов глобального потепления за счет выбросов углекислого газа. Стратегии сохранения должны быть направлены на поддержание биоразнообразия для повышения устойчивости и выявления видов, которые имеют больший потенциал для акклиматизации в условиях потепления.

Поддержать развитие блога можно на Boosty по ссылке.