Косвенные последствия повышения уровня углекислого газа в атмосфере (CO2), такие как изменения влажности почвы и структуры растений, могут оказывать большее влияние на экосистемы, чем считалось ранее.
Понимание важности этих косвенных эффектов по сравнению с прямыми эффектами улучшит наше понимание того, как экосистемы реагируют на изменение климата.
Исследование с участием ученых из Саутгемптонского университета показало, что ограниченные водой экосистемы в засушливых и полузасушливых регионах, таких как Великие равнины и юго-запад США, а также некоторые в Австралии и Средиземноморской Европе, были особенно затронуты этими косвенными эффектами. Для этих экосистем важность косвенных эффектов была такой же, а в некоторых случаях даже больше, чем прямые эффекты.
Соавтор доктор Афанасиос Пасхалис, научный сотрудник New Frontiers в группе Water and Environmental Engineering в Университете Саутгемптона, сказал: «Эти результаты имеют большое значение для нашего понимания CO2 реакция экосистем, будущее водных ресурсов и глобальные прогнозы удобрения CO2. Это связано с тем, что, хотя прямые эффекты обычно понимаются и легко воспроизводятся в моделях, моделирование косвенные эффекты гораздо более сложны и трудны для количественной оценки».
Повышение уровня CO2 напрямую влияет на многие растения, стимулируя фотосинтез и уменьшая потерю воды (транспирацию растений) за счет уменьшения открытия мелких пор в листьях, известный как «устьица». Это вызывает несколько более тонких, косвенных эффектов. Например, когда растения закрывают устьица, они используют меньше почвенной воды, изменяя количество почвенной воды, доступной другим растениям. В то же время изменение доступности воды и усиление фотосинтеза могут изменить количество листьев, корней и подземной микробной биомассы, что приведет к изменениям в функционировании экосистемы.
В исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), исследователи обнаружили, что эти косвенные эффекты объясняют в среднем 28 процентов общей реакции растений на продуктивность и почти равны величина прямого воздействия на эвапотранспирацию (ET) - сумма испарения и транспирации растений с суши в атмосферу.
Используя компьютерное моделирование, исследователи изучили влияние повышенного содержания CO2 в различных экосистемах. Они смогли конкретно определить, для каких экосистем и климатических условий косвенные эффекты повышенного содержания CO2 имеют решающее значение..
Моделирование показало, что косвенное воздействие увеличения CO2 на чистую первичную продуктивность (сколько углекислого газа поглощает растительность во время фотосинтеза минус количество углекислого газа, которое растения выделяют во время дыхания).) являются большими и переменными, в диапазоне от менее 10 процентов до более чем 100 процентов размера прямых эффектов. Что касается ЭТ, то косвенные эффекты в среднем составляли 65% от размера прямых эффектов. Косвенные эффекты, как правило, были значительно выше в экосистемах с ограниченными водными ресурсами.
Д-р Пасхалис добавил: «Понимание реакции растений на повышенные концентрации CO2 имеет большое значение с потенциальными последствиями для мировой экономики, водной и продовольственной безопасности в условиях меняющихся климат.
Исследование проводилось под руководством доктора Симоны Фатичи (ETH Цюриха, Швейцария) с участием исследователей из Оклендского технологического университета (Новая Зеландия), Университета Саутгемптона (Великобритания), Университета Дьюка (США), Университета Вилланова (США).) и Университет Тасмании (AU).