Ученые из Университета Умео, Швеция, и Шведского университета сельскохозяйственных наук разработали способы расшифровки эффектов повышения CO2 за последние 100 лет на метаболические потоки ключевых виды растений на торфяниках, мхи. Анализ целлюлозы в торфяных кернах, собранных сотрудничающими учеными, работающими на пяти континентах, показывает, что увеличение фотосинтеза мхов, вызванное CO2, сильно зависит от уровня грунтовых вод, что может изменить видовой состав. сообщества торфяных мхов.
Поскольку выбросы CO2 продолжаются, становится все более важным улавливать CO2, чтобы смягчить связанное с этим изменение климата. Торфяники являются крупнейшим хранилищем почвенного углерода в мире, но влияние изменения климата на торфяники до сих пор неизвестно. В течение 20-го века глобальные концентрации CO2 в атмосфере увеличились почти на 50 процентов, и, по данным Межправительственной группы экспертов по изменению климата, МГЭИК, дальнейший рост неизбежен с серьезными последствиями для человечества. До сих пор поглощение CO2 наземной биосферой сдерживало рост CO2 и предотвращало еще более серьезные последствия.
Хотя торфяники покрывают только три процента мировой поверхности земли, они хранят треть глобального почвенного углерода. Таким образом, поглощение CO2 торфяными мхами важно, но мало известно о том, как на их физиологию влияет повышение уровня CO2. Чтобы понять, будут ли торфяники сохранять углерод и смягчать последствия изменения климата в будущем, ученые исследовали реакцию торфяных мхов на увеличение содержания CO в атмосфере2
Для исследования сотрудничающие исследователи с пяти континентов собрали торфяные керны из десяти мест по всему миру. Затем при новом использовании ядерно-магнитной резонансной спектроскопии сравнивали распределение стабильного изотопа водорода дейтерия в целлюлозе современных и столетних торфяных мхов. Это позволило нам реконструировать изменения эффективности фотосинтеза в течение 20-го века, оценив влияние фотодыхания, побочной реакции фотосинтеза.
Фотодыхание имеет решающее значение для углеродного баланса растений, потому что оно снижает эффективность фотосинтеза до 35 процентов и подавляется увеличением CO2, но ускоряется повышение температуры», - говорит Юрген Шлейхер, профессор кафедры медицинской биохимии и биофизики Университета Умео, Швеция.
Анализ показал, что увеличение CO2 за последние 100 лет уменьшило фотодыхание, что, вероятно, увеличило запасы углерода в торфяниках на сегодняшний день и смягчило изменение климата. Однако увеличение атмосферного CO2 уменьшало фотодыхание в торфяниках только при промежуточных уровнях воды, а не при слишком влажных или слишком сухих условиях. В отличие от высших растений, мхи не могут переносить воду, поэтому уровень грунтовых вод определяет их влажность, что влияет на их фотосинтез. Таким образом, модели, основанные на физиологических реакциях высших растений, неприменимы.
То, что влияние CO2 зависит от уровня грунтовых вод, может иметь серьезные последствия для видового состава торфяников, поскольку только мхи, которые растут на промежуточном расстоянии от уровня грунтовых вод выгоду от более высокой концентрации CO2 в атмосфере. Более того, изменения водного баланса торфяников могут сильно повлиять на их будущий углеродный баланс, поскольку слишком влажные или слишком сухие условия снижают способность торфяных мхов поглощать углерод.
Хотя торфяники до сих пор сдерживали изменение климата, вызванное CO2, эти изменения уже оказали разрушительное воздействие. Если выбросы CO2 человеком не будут значительно сокращены, концентрация CO2 в атмосфере еще больше увеличится на сотни частей на миллион к 2100 году, а средние глобальные температуры подняться на несколько градусов по Цельсию по сравнению с доиндустриальным уровнем. Непонятно, как это повлияет на торфяники.
Чтобы получить более четкое представление о важности фотодыхания для торфяных мхов и накопления углерода в торфе, следующим шагом будет перенос наших данных в специальные модели фотосинтеза для оценки глобальных потоков углерода на торфяниках. Будущее CO2 Уровни, повышение температуры, изменения в осадках и уровне грунтовых вод - все это необходимо учитывать для прогнозирования судьбы торфяников в меняющемся климате», - говорит Юрген Шлейхер.