Фотосинтез может прекратиться в тропиках из-за резкого повышения температуры
Часто говорят, что леса — это легкие Земли. Высокие деревья тянутся к небу в поисках солнечного света, высасывая воду из своих корней и углекислый газ через листья для фотосинтеза. Как и любая химическая реакция, этот элементный обмен лучше всего работает в оптимальном температурном диапазоне, за пределами которого фотосинтетический механизм дерева может выйти из строя. Новое исследование было опубликовано в журнале Nature.
В условиях повышения глобальной температуры новое исследование, сочетающее измерения кроны деревьев и глобальные спутниковые данные, показало, что небольшая часть листьев кроны тропических лесов, возможно, достигает своего верхнего предела.
«Это исследование показывает, что бывают моменты и места, где температура листьев тропических лесов превышает критический порог», — говорит старший автор и тропический эколог Грегори Голдсмит из Университета Чепмена в Калифорнии.
Исследования показывают, что тропические деревья могут продолжать фотосинтезировать в среднем до 46,7 °C. Но мир нагревается неравномерно, как и полог леса. По словам Голдсмита , жароустойчивость варьируется среди видов и популяций и, возможно, даже в пределах листьев одного и того же дерева.
Чтобы понять, приближается ли температура некоторых листьев к слишком высокой для фотосинтеза, команда под руководством экоинформатика из Университета Северной Аризоны Кристофера Даути собрала данные с датчика НАСА ECOSTRESS, который измеряет температуру поверхности земли, когда она проносится вокруг Земли на борту Международной космической станции.
Спутниковые измерения, проведенные в период с 2018 по 2020 год, были подтверждены данными установленных на башнях датчиков, регистрирующих температуру в верхних пологах пяти лесных участков в Бразилии, Пуэрто-Рико, Панаме и Австралии.
«Чтобы понять температуру полога этих тропических лесов, нужны как наземные, так и спутниковые наблюдения, — объясняет Голдсмит, — потому что для температуры листьев на самом деле важны не средние значения, а экстремальные значения».
Анализ показал, что температура кроны в засушливые периоды в среднем достигала около 34 °C, хотя у некоторых листьев температура превышала 40 °C. Небольшая часть всех листьев – около 0,01 процента – хотя бы раз в сезон превышала критическую температуру.
«Хотя возникновение экстремальных температур происходит нечасто, оно может иметь катастрофическое воздействие на физиологию листа и может рассматриваться как маловероятное событие с высоким уровнем воздействия», — пишут исследователи в своей статье .
Основываясь на том, что мы знаем о физиологии растений, деревья могут закрывать бобовидные поры на своих листьях, называемые устьицами, чтобы сохранять воду при повышении температуры. Однако это может подвергнуть листья воздействию вредных температур, поскольку листья больше не смогут охлаждаться за счет транспирации.
Во время засухи, когда почвы пересыхают, жара может усилиться для деревьев, испытывающих водный стресс, поскольку влажность почвы также влияет на температуру листьев полога.
«Хотите верьте, хотите нет, но мы очень мало знаем о том, почему умирают деревья», — говорит Голдсмит. «Наше понимание взаимодействия жары и засухи, воды и температуры особенно слабое», — добавляет он.
Чтобы смоделировать будущие условия, команда смоделировала реакцию тропического леса на более высокие температуры и периодические засухи, используя данные трех экспериментов по потеплению, в которых датчики температуры были прикреплены скотчем к отдельным листьям в верхних лесных пологах.
Модель упрощает динамику леса с помощью множества допущений, но, тем не менее, моделирование предполагает, что до 1,4 процента листьев верхнего полога могут стать слишком горячими для фотосинтеза при сценариях будущего потепления.
Если потепление превысит 3,9 °C, что возможно при наихудшем сценарии развития событий, температура может оказаться выше, чем могут выдержать леса. Листья и деревья потенциально могут начать отмирать, что приведет к огромным потерям этих важных запасов углерода.
Однако исследователи подчеркивают, что в их результатах существует значительная степень неопределенности, а это означает, что у нас еще есть время действовать, сокращая выбросы и ограничивая вырубку лесов для защиты тропических лесов.
«В наших силах решить судьбу этих важнейших сфер углерода, воды и биоразнообразия», — заключают они.
Обсудим?
Смотрите также:
