Исследования показывают, что абсолютно все окружающие нас кустарники, лианы и деревья играют важную роль в поглощении избытка углерода из атмосферы. Но в какой-то момент растения могут поглощать так много углерода, что их помощь в борьбе с изменением климата начинает уменьшаться. Когда именно это произойдет? Ученые пытаются найти ответ на этот вопрос.
С тех пор, как в начале 20-го века началась промышленная революция, количество углерода в атмосфере, вызванное деятельностью человека, резко возросло. Используя компьютерные модели, авторы статьи, опубликованные в журнале Trends in Plant Science, обнаружили, что при этом фотосинтез увеличился на 30%.
«Это похоже на луч света в темном небе», — говорит Лукас Чернусак, автор исследования и экофизиолог из Университета Джеймса Кука в Австралии.
Как это было определено?
Чернусак и его коллеги использовали данные экологических исследований 2017 года, в ходе которых измеряли содержание карбонилсульфида, обнаруженного в кернах льда и пробах воздуха. Помимо углекислого газа, растения поглощают карбонилсульфид в ходе естественного углеродного цикла, и это часто используется для измерения фотосинтеза в глобальном масштабе.
«Наземные растения поглощают около 29% наших выбросов, что в противном случае способствовало бы концентрации CO2 в атмосфере. Анализ нашей модели показал, что роль наземного фотосинтеза в управлении процессом секвестрации углерода больше, чем предполагали большинство других моделей», — говорит Чернусак.
Но некоторые ученые не столь уверены в использовании карбонилсульфида в качестве метода измерения фотосинтеза.
Керри Сендалл — биолог из Южного университета Джорджии, изучающий рост растений при различных сценариях изменения климата.
Поскольку поглощение карбонилсульфида растениями может варьироваться в зависимости от количества света, которое они получают, Сендалл говорит, что результаты исследования «могут быть переоценены», но она также отмечает, что большинство методов измерения глобального фотосинтеза имеют некоторую степень неопределенности.
Зеленее и толще
Независимо от того, насколько увеличился фотосинтез, ученые сходятся во мнении, что избыток углерода действует как удобрение для растений, ускоряя их рост.
«Есть свидетельства того, что листва деревьев стала гуще, а древесина — плотнее», — говорит Чернусак.
Ученые из Национальной лаборатории Оук-Райд также отметили, что когда растения подвергаются воздействию повышенного уровня CO2, размер пор на листьях увеличивается.
Сендалл в своих собственных экспериментальных исследованиях подвергала растения воздействию вдвое большего количества углекислого газа, которое они обычно получают. В этих условиях, по наблюдениям Сендалла, состав тканей листьев изменился так, что травоядным стало труднее их поедать.
Переломный момент
Уровень CO2 в атмосфере растет, и ожидается, что со временем растения не смогут с ним справиться.
«Реакция поглотителя углерода на увеличение содержания CO2 в атмосфере на сегодняшний день остается самой большой неопределенностью в моделировании глобального углеродного цикла и является основным фактором неопределенности в прогнозах изменения климата», — отмечает на своем веб-сайте Национальная лаборатория Ок-Райд.
Расчистка земель для культивирования или сельского хозяйства, а также выбросы ископаемого топлива оказывают наибольшее влияние на углеродный цикл. Ученые уверены, что если человечество не перестанет это делать, переломный момент неизбежен.
«Больше выбросов углерода будет задерживаться в атмосфере, концентрация будет быстро увеличиваться, и в то же время изменение климата будет происходить быстрее», — говорит Дэниел Уэй, экофизиолог из Западного университета.
Что мы можем сделать?
Ученые из Университета Иллинойса и Министерства сельского хозяйства экспериментируют со способами генетической модификации растений, чтобы они могли накапливать еще больше углерода. Фермент под названием рубиско отвечает за улавливание CO2 для фотосинтеза, и ученые хотят сделать его более эффективным.
Недавние испытания модифицированных культур показали, что повышение качества рубиско увеличивает урожайность примерно на 40%, но использование модифицированного растительного фермента в крупных коммерческих масштабах может занять более десяти лет. До сих пор испытания проводились только на обычных культурах, таких как табак, и неясно, как рубиско повлияет на деревья, которые связывают больше всего углерода.
В сентябре 2018 года экологические группы встретились в Сан-Франциско, чтобы разработать план по сохранению лесов, который, по их словам, является «забытым решением проблемы изменения климата».
«Я думаю, что политики должны отреагировать на наши выводы, признав, что земная биосфера в настоящее время функционирует как эффективный поглотитель углерода», — говорит Чернусак. «Первое, что нужно сделать, — это принять немедленные меры по защите лесов, чтобы они могли продолжать улавливать углерод, и немедленно начать работать над декарбонизацией энергетического сектора».