Наземные экосистемы в настоящее время играют ключевую роль в смягчении последствий изменения климата. Чем больше углекислого газа (CO2) растения и деревья поглощают в процессе фотосинтеза, тем меньше CO2 остается в ловушке. атмосферу, где это может привести к повышению температуры. Но ученые выявили тревожную тенденцию: по мере увеличения уровня CO2 в атмосфере 86 процентов наземных экосистем во всем мире становятся все менее эффективными в его поглощении.
Поскольку CO2 является основным «ингредиентом», необходимым растениям для роста, его повышенные концентрации вызывают увеличение фотосинтеза и, следовательно, рост растений - явление, которое правильно называют как эффект оплодотворения CO2, или CFE. CFE считается ключевым фактором в реакции растительности на повышение содержания CO22 в атмосфере, а также важным механизмом удаления этого мощного парникового газа из нашей атмосферы, но ситуация может измениться.
В новом исследовании, опубликованном 10 декабря в журнале Science, исследователи проанализировали несколько полевых, спутниковых и модельных наборов данных, чтобы лучше понять, какое влияние может оказать повышение уровня CO2 находиться на ДОВСЕ. Их результаты имеют важные последствия для роли, которую растения, как ожидается, будут играть в компенсации изменения климата в ближайшие годы.
"В этом исследовании, путем анализа наилучших доступных долгосрочных данных дистанционного зондирования и современных моделей поверхности земли, мы обнаружили, что с 1982 года глобальный средний CFE неуклонно снижался с От 21 до 12 процентов на 100 частей на миллион CO2 в атмосфере», - сказал Бен Поултер, соавтор исследования и научный сотрудник Центра космических полетов имени Годдарда НАСА. «Другими словами, наземные экосистемы становятся менее надежными в качестве временного средства смягчения последствий изменения климата."
В чем причина?
Без этой обратной связи между фотосинтезом и повышенным содержанием CO2, Поултер сказал, что мы бы увидели изменение климата, происходящее гораздо более быстрыми темпами. Но ученые были обеспокоены тем, как долго может сохраняться эффект удобрения CO2 до того, как вступят в силу другие ограничения на рост растений.
Например, в то время как обилие CO2 не будет ограничивать рост, недостаток воды, питательных веществ или солнечного света - других необходимых компонентов фотосинтеза - будет. Чтобы определить, почему CFE снижается, исследовательская группа приняла во внимание доступность этих других элементов.
«Согласно нашим данным, происходит то, что в игру вступает как ограничение влажности, так и ограничение питательных веществ», - сказал Поултер. «В тропиках часто просто не хватает азота или фосфора для поддержания фотосинтеза, а в умеренных и бореальных регионах в высоких широтах влажность почвы теперь более ограничена, чем температура воздуха, из-за недавнего потепления."
По сути, изменение климата ослабляет способность растений смягчать дальнейшее изменение климата на больших территориях планеты.
Следующие шаги
Международная научная группа обнаружила, что при учете данных дистанционного зондирования, включая данные вегетационного индекса, полученные с помощью усовершенствованного радиометра очень высокого разрешения НАСА (AVHRR) и спектрорадиометра среднего разрешения (MODIS), наблюдается снижение CFE. является более существенным, чем показывают современные модели земной поверхности. Поултер говорит, что это связано с тем, что разработчики моделей изо всех сил пытались учесть обратные связи питательных веществ и ограничения влажности почвы - отчасти из-за отсутствия глобальных наблюдений за ними.
"Объединив десятилетия данных дистанционного зондирования, как мы сделали здесь, мы можем увидеть эти ограничения роста растений. Таким образом, исследование показывает четкий путь вперед для разработки моделей, особенно с новым дистанционным зондированием. наблюдения за признаками растительности ожидаются в ближайшие годы", - сказал он.«Эти наблюдения помогут улучшить модели, чтобы более реалистично включать экосистемные процессы, климат и CO2».
Результаты исследования также подчеркивают важность роли экосистем в глобальном углеродном цикле. По словам Поултера, в будущем снижение эффективности поглощения углерода наземными экосистемами означает, что мы можем увидеть, как количество CO2, остающееся в атмосфере после сжигания ископаемого топлива и вырубки лесов, начинает увеличиваться, уменьшаясь. оставшийся углеродный бюджет.
Это означает, что, чтобы избежать потепления на 1,5 или 2°C и связанных с этим климатических воздействий, нам необходимо скорректировать баланс оставшегося углерода с учетом ослабления CO2Эффект оплодотворения, - сказал он. «И из-за этого ослабления наземные экосистемы не будут столь надежными для смягчения последствий изменения климата в ближайшие десятилетия».