Почему на Земле после 2000 года замедлился фотосинтез и на что это влияет: исследование экологов

Специалисты из НИИ пастбищ Китайской академии сельскохозяйственных наук с коллегами из США промониторили данные из разных уголков мира об углекислом газе и водяном паре в атмосфере за 34 года и пришли к выводу, что рост фотосинтеза у растений замедлился. Еще в начале 2000-х зелень на планете ускоряла поглощение СО₂, что очень помогало сдерживать глобальное потепление. В исследовании, опубликованном в журнале Science, команда ученых показала, почему количество углерода продолжает расти, а фотосинтез — нет.

Растения на свету преобразуют улавливаемый углерод и воду в углеводы (сахара) и выделяют обратно в среду кислород, таким образом помогая поддерживать необходимый баланс на планете. С началом промышленной революции уровень СО₂ в атмосфере неизменно увеличивается. Предыдущие исследования показали, что растения воспользовались этими изменениями как позитивной возможностью забирать себе еще больше углекислого газа из атмосферы — и ускорили свой фотосинтез еще в прошлом веке. Это помогало значительно тормозить темпы глобального потепления.

Однако в новом исследовании ученые обнаружили, что темпы фотосинтеза резко снизились. Команда проанализировала данные за 1982–2016 годы с наземных мониторов по всему миру, которые фиксируют количество СО₂ и воды в атмосфере. А также снимки со спутников из космоса на зеленые регионы планеты. Экологи привлекли искусственный интеллект, чтобы он нашел даже те изменения за прошедшие десятилетия, которые трудно различить человеческими возможностями. С помощью моделей машинного обучения они, например, заметили изменения цвета листвы, связанное со скоростью фотосинтеза.

Результаты показали, что за взятый период скорость фотосинтеза действительно росла в ответ на рост количества СО₂. Однако с 2000 года все стало меняться не в лучшую для нас сторону. Причина также была отображена в анализе — эксперты увидели, что примерно к этому же времени увеличился дефицит давления пара (VPD).

Этот показатель означает, что атмосфера становится суше, что влечет за собой увеличение испарения воды в атмосферу (в том числе с листьев растений), чтобы насытить ее. Растения, в свою очередь, начинают сопротивляться слишком быстрой потере влаги: для этого они закрывают поры — устьица. Но устьица у них выполняют функцию не только испарения, но и газообмена. Поэтому снижение их проводимости также мешает осуществлять фотосинтез.

Прогнозы ученых на основе этих же данных говорят, что в ближайшие годы наш воздух будет становиться все теплее и суше. Поэтому, несмотря на то что уровень СО₂ продолжает расти, скорость фотосинтеза будет снижаться и дальше. Выводы новой работы заставляют пересмотреть прошлую оптимистичную концепцию, согласно которой, рост выбросов газов постоянно бы приводил к росту его поглощения растениями.

Ранее Vokrugsveta.ru публиковал карту теплового стресса: на ней показано, где к 2100 году станет совсем невыносимо.