С изменением климата растения будущего будут потреблять больше воды, чем в настоящее время, что приведет к уменьшению количества воды, доступной для людей, живущих в Северной Америке и Евразии, согласно исследованию, проведенному Дартмутом в журнале Nature Geoscience. Исследование предполагает более засушливое будущее, несмотря на ожидаемое увеличение количества осадков в таких местах, как Соединенные Штаты и Европа, густонаселенные регионы, которые уже сталкиваются с нехваткой воды.
Исследование бросает вызов ожиданиям климатологов о том, что в будущем растения сделают мир более влажным. Ученые давно считают, что по мере увеличения концентрации углекислого газа в атмосфере растения будут сокращать потребление воды, оставляя больше пресной воды в наших почвах и ручьях. Это связано с тем, что по мере того, как в нашей атмосфере накапливается больше углекислого газа, растения могут фотосинтезировать такое же количество, частично закрывая поры (устьица) на своих листьях. Закрытые устьица означают меньшую потерю воды растениями в атмосферу, увеличивая количество воды в земле. Новые результаты показывают, что эта история растений, делающих землю более влажной, ограничена тропиками и чрезвычайно высокими широтами, где доступность пресной воды уже высока, а конкурирующие потребности в ней низки. Исследование показало, что для большей части средних широт, по прогнозам, реакция растений на изменение климата сделает землю не более влажной, а более сухой, что имеет огромные последствия для миллионов людей.
Примерно 60 процентов глобального потока воды с суши в атмосферу проходит через растения, называемые транспирацией. Растения подобны атмосферной соломе, определяя поток воды с суши в атмосферу. Таким образом, растительность представляет собой массивную определяющим фактором того, какая вода остается на земле для людей», - объяснил ведущий автор Джастин С. Манкин, доцент кафедры географии в Дартмуте и научный сотрудник Земной обсерватории Ламонт-Доэрти в Колумбийском университете. «Вопрос, который мы здесь задаем, заключается в том, как комбинированное воздействие углекислого газа и потепления меняет размер этой соломинки?»
Используя климатические модели, в исследовании изучается, как прогнозируемые изменения в распределении осадков между растениями, реками и почвами могут повлиять на доступность пресной воды. Для исследования исследовательская группа использовала новый учет этого разделения осадков, разработанный ранее Манкином и его коллегами, чтобы рассчитать будущие потери стока для будущей растительности в более теплом климате, обогащенном углекислым газом.
Результаты нового исследования показали, как взаимодействие трех ключевых эффектов воздействия изменения климата на растения снизит доступность пресной воды в регионе. Во-первых, по мере увеличения количества углекислого газа в атмосфере растениям требуется меньше воды для фотосинтеза, что приводит к увлажнению земли. Но, во-вторых, по мере того, как планета нагревается, вегетационные периоды становятся длиннее и теплее: у растений появляется больше времени для роста и потребления воды, иссушающей землю. Наконец, по мере увеличения концентрации углекислого газа растения, вероятно, будут расти больше, поскольку фотосинтез усиливается. В некоторых регионах эти последние два воздействия, удлинение вегетационного периода и усиленный фотосинтез, будут опережать закрывающиеся устьица, а это означает, что больше растительности будет потреблять больше воды в течение более длительного периода времени, высушивая землю. В результате на большей части средних широт растения оставят меньше воды в почве и ручьях, даже если выпадут дополнительные осадки и растительность более эффективно использует воду. Результат также подчеркивает важность улучшения того, как климатические модели представляют экосистемы и их реакцию на изменение климата.
Мир полагается на пресную воду для потребления человеком, сельского хозяйства, гидроэнергетики и промышленности. Тем не менее, во многих местах существует фундаментальная разница между тем, когда выпадают осадки, и тем, когда люди используют эту воду, как в случае с Калифорнией, где зимой выпадает более половины осадков, а пик потребления приходится на лето. «По всему миру мы разрабатываем решения для перемещения воды из точки А в точку Б, чтобы преодолеть пространственно-временной разрыв между водоснабжением и потребностью в ней. Распределение воды является политически спорным, капиталоемким и требует действительно долгосрочного планирования, и все это влияет на некоторые из наиболее уязвимых групп населения. Наши исследования показывают, что мы не можем ожидать, что растения станут универсальной панацеей от доступности воды в будущем. Таким образом, возможность четко оценить, где и почему мы должны предвидеть изменения доступности воды в будущем, имеет решающее значение. чтобы убедиться, что мы можем быть готовы», - добавил Манкин.
Исследователи из Земной обсерватории Ламонт-Доэрти Колумбийского университета, Ричард Сигер, Джейсон Э. Смердон, Бенджамин И. Кук, который также работает в Институте космических исследований имени Годдарда НАСА, и А. Пак Уильямс внесли свой вклад в это исследование. исследование.