Начиная с индустриальной эры, растения поглощают углерод, производимый человеческой деятельностью. Но всегда ли будет так?
Как показывают исследования, абсолютно все кустарники, лозы и деревья, которые нас окружают, играют важную роль в поглощении избытков углерода из атмосферы. Но в какой-то момент растения могут получить такой запас углерода, что протянутая ими рука помощи по борьбе с изменением климата начнет опускаться. Когда именно это произойдет? Ученые стремятся найти ответ на этот вопрос.
С тех пор, как в начале 20-го века началась промышленная революция, количество углерода в атмосфере, вызванное деятельностью человека, стало стремительно возрастать. Используя компьютерные модели, авторы исследования, опубликованного в журнале Trends in Plant Science, выяснили, что вместе с тем фотосинтез увеличился на 30%.
«Это словно лучик света в темном небе», – говорит об этом Лукас Чернусак, автор исследования и экофизиолог из университета Джеймса Кука в Австралии.
Как это определили?
Чернусак и его коллеги использовали данные исследований окружающей среды за 2017 год, в котором измерялся карбонилсульфид, обнаруженный в ледяных кернах и пробах воздуха. Помимо углекислого газа растения поглощают карбонилсульфид в течение своего естественного углеродного цикла, и это часто используется для измерения фотосинтеза в глобальном масштабе.
«Наземные растения поглощают около 29% наших выбросов, которые в противном случае способствовали бы росту концентрации CO2 в атмосфере. Анализ нашей модели показал, что роль наземного фотосинтеза в управлении этим процессом поглощения углерода больше, чем предполагалось в большинстве других моделей», – говорит Чернусак.
Но некоторые ученые не столь уверены в правильности использовании карбонилсульфида в качестве метода измерения фотосинтеза.
Керри Сендалл – биолог из Южного Университета Джорджии, который изучает, как растут растения при различных сценариях изменения климата.
Поскольку поглощение растениями карбонилсульфида может варьироваться в зависимости от количества света, которое они получают, Сендалл говорит, что результаты исследования «могут быть переоценены», но также она отмечает, что некоторую степень неопределенности имеют большинство методов измерения глобального фотосинтеза.
Зеленее и гуще
Независимо от того, насколько повысилась интенсивность фотосинтеза, ученые согласны с тем, что избыток углерода действует как удобрение для растений, ускоряя их рост.
«Есть свидетельства того, что листва деревьев стала более густой, а древесина более плотной», – говорит Чернусак.
Ученые из Национальной лаборатории Oak Ride также отметили, что когда растения подвергаются воздействию повышенного уровня CO2, размер пор на листьях увеличивается.
Сендалл в собственных экспериментальных исследованиях подвергла растения воздействию вдвое большего количества углекислого газа, чем они обычно получают. В этих условиях, по наблюдениям Сендалл, состав тканей листьев изменился таким образом, что травоядным стало труднее их есть.
Переломный момент
Уровень CO2 в атмосфере растет, и предполагается, что в конечном итоге растения не смогут с ним совладать.
«Реакция поглотителя углерода на увеличение содержания CO2 в атмосфере остается самой большой неопределенностью в моделировании глобального углеродного цикла на сегодняшний день, и это является главным фактором неопределенности в прогнозах изменения климата», – отмечает Национальная лаборатория Oak Ride на своем веб-сайте.
Расчистка земель для разведения или ведения сельского хозяйства и выбросы ископаемого топлива оказывают наибольшее влияние на углеродный цикл. Ученые уверены, что если человечество не прекратит это делать, переломный момент неизбежен.
«Все больше выбросов углерода будет задерживаться в атмосфере, концентрация будет быстро расти, и вместе с тем быстрее будет происходить изменение климата», – говорит Даниэль Уэй, экофизиолог из Западного университета.
Что мы можем сделать?
Ученые из Университета Иллинойса и Департамента сельского хозяйства экспериментируют со способами генетической модификации растений, чтобы они смогли накапливать еще большее количество углерода. Фермент под названием рубиско отвечает за захват CO2 для фотосинтеза, и ученые хотят сделать его более эффективным.
Недавние испытания модифицированных сельскохозяйственных культур показали, что повышение качества рубиско увеличивает урожайность примерно на 40%, но использование модифицированного растительного фермента в больших коммерческих масштабах может занять более десяти лет. До сих пор тесты проводились только на обычных культурах, таких как табак, и неясно, как рубиско изменит деревья, которые улавливают больше всего углерода.
В сентябре 2018 года экологические группы встретились в Сан-Франциско, чтобы разработать план по сохранению лесов, которые, по их словам, являются «забытым решением проблемы изменения климата».
«Я думаю, что политики должны реагировать на наши выводы, признавая, что наземная биосфера в настоящий момент функционирует как эффективный поглотитель углерода», – говорит Чернусак. «Первое, что нужно сделать – принять незамедлительные меры для защиты лесов, чтобы они могли продолжать поглощать углерод, и немедленно приступить к работе по обезуглероживанию сферы энергетики».
Вероника Кузьмина
Источник: National Geographic