Ученые заявили, что скорость фотосинтеза падает во всем мире
Фотосинтез — процесс, благодаря которому растения превращают свет и углекислый газ в энергию и кислород. Это один из самых важных биологических процессов на Земле, который поддерживает жизнь и регулирует климат. Но что произойдет, если уровень углекислого газа в атмосфере будет слишком высок?
Ученые из Китая и США обнаружили, что повышение концентрации CO2 замедляет темпы роста глобального фотосинтеза. Их исследование, опубликованное в журнале Science, показало, что причина кроется в изменении давления атмосферных паров (VPD), которое определяет скорость фотосинтеза растений.
VPD — разница между давлением насыщенного пара при данной температуре и давлением пара в атмосфере. Чем выше VPD, тем суше воздух и тем больше испаряется воды с поверхности листьев. Это заставляет растения закрывать свои устьица – микроскопические отверстия на листьях, через которые они дышат и обмениваются газами. Закрытие устьиц снижает потерю воды, но также ограничивает поступление CO2 в лист и выход кислорода из него. Таким образом, VPD влияет на баланс между транспирацией (испарением воды) и фотосинтезом.
Ученые анализировали данные о количестве CO2 в воде и в атмосфере, собранные датчиками, установленными в разных концах планеты с 1982 по 2016 год. Кроме того, они изучали спутниковые снимки областей, покрытых растительностью. Они обнаружили, что по мере роста уровня CO2 за последние 100 лет темпы фотосинтеза росли, но уже в ближайшем будущем он может и вовсе прекратиться.
Причина этого – снижение VPD, вызванное повышением относительной влажности воздуха. Относительная влажность — отношение давления пара к давлению насыщенного пара при данной температуре. Повышение относительной влажности означает, что атмосфера становится более насыщенной паром и ближе к точке росы – температуре, при которой начинается конденсация. Это приводит к уменьшению разницы между давлением пара на поверхности листа и давлением пара в атмосфере, то есть к снижению VPD.
Снижение VPD уменьшает потребность растений в транспирации и позволяет им держать устьица открытыми дольше. Это кажется положительным эффектом, так как растения могут лучше использовать доступный CO2 для фотосинтеза. Однако, ученые выяснили, что это не так. Они обнаружили, что снижение VPD приводит к уменьшению скорости диффузии CO2 внутри листа и к снижению активности фермента рубиско, который катализирует первый шаг фотосинтеза. Эти факторы ограничивают скорость фотосинтеза и перевешивают положительный эффект открытых устьиц.
Ученые также обнаружили, что снижение VPD сопровождается снижением озеленения земли, наблюдаемого со спутников из космоса. Озеленение земли — увеличение площади и плотности растительного покрова на земной поверхности. Оно свидетельствует о росте биологической продуктивности растений и их способности поглощать CO2 из атмосферы. Снижение озеленения земли означает, что растения становятся менее эффективными в фотосинтезе и менее способными смягчать последствия климатических изменений.
Исследование показывает, что повышение CO2 в атмосфере не только влияет на климат, но и на биологические процессы на Земле. Ученые предупреждают, что если этот тренд продолжится, то фотосинтез может стать одним из самых уязвимых звеньев в глобальной экологической системе. Они призывают к дальнейшему изучению взаимодействия между CO2, VPD и фотосинтезом, а также к разработке стратегий по снижению выбросов CO2 и адаптации растений к изменяющимся условиям.
Ученые из Китая и США обнаружили, что повышение концентрации CO2 замедляет темпы роста глобального фотосинтеза. Их исследование, опубликованное в журнале Science, показало, что причина кроется в изменении давления атмосферных паров (VPD), которое определяет скорость фотосинтеза растений.
VPD — разница между давлением насыщенного пара при данной температуре и давлением пара в атмосфере. Чем выше VPD, тем суше воздух и тем больше испаряется воды с поверхности листьев. Это заставляет растения закрывать свои устьица – микроскопические отверстия на листьях, через которые они дышат и обмениваются газами. Закрытие устьиц снижает потерю воды, но также ограничивает поступление CO2 в лист и выход кислорода из него. Таким образом, VPD влияет на баланс между транспирацией (испарением воды) и фотосинтезом.
Ученые анализировали данные о количестве CO2 в воде и в атмосфере, собранные датчиками, установленными в разных концах планеты с 1982 по 2016 год. Кроме того, они изучали спутниковые снимки областей, покрытых растительностью. Они обнаружили, что по мере роста уровня CO2 за последние 100 лет темпы фотосинтеза росли, но уже в ближайшем будущем он может и вовсе прекратиться.
Причина этого – снижение VPD, вызванное повышением относительной влажности воздуха. Относительная влажность — отношение давления пара к давлению насыщенного пара при данной температуре. Повышение относительной влажности означает, что атмосфера становится более насыщенной паром и ближе к точке росы – температуре, при которой начинается конденсация. Это приводит к уменьшению разницы между давлением пара на поверхности листа и давлением пара в атмосфере, то есть к снижению VPD.
Снижение VPD уменьшает потребность растений в транспирации и позволяет им держать устьица открытыми дольше. Это кажется положительным эффектом, так как растения могут лучше использовать доступный CO2 для фотосинтеза. Однако, ученые выяснили, что это не так. Они обнаружили, что снижение VPD приводит к уменьшению скорости диффузии CO2 внутри листа и к снижению активности фермента рубиско, который катализирует первый шаг фотосинтеза. Эти факторы ограничивают скорость фотосинтеза и перевешивают положительный эффект открытых устьиц.
Ученые также обнаружили, что снижение VPD сопровождается снижением озеленения земли, наблюдаемого со спутников из космоса. Озеленение земли — увеличение площади и плотности растительного покрова на земной поверхности. Оно свидетельствует о росте биологической продуктивности растений и их способности поглощать CO2 из атмосферы. Снижение озеленения земли означает, что растения становятся менее эффективными в фотосинтезе и менее способными смягчать последствия климатических изменений.
Исследование показывает, что повышение CO2 в атмосфере не только влияет на климат, но и на биологические процессы на Земле. Ученые предупреждают, что если этот тренд продолжится, то фотосинтез может стать одним из самых уязвимых звеньев в глобальной экологической системе. Они призывают к дальнейшему изучению взаимодействия между CO2, VPD и фотосинтезом, а также к разработке стратегий по снижению выбросов CO2 и адаптации растений к изменяющимся условиям.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Как на ладони: Обнаружен морской гигант, который виден из космоса
Мегакоралл у Соломоновых островов оказался самым крупным животным Земли....
Спасти планету сможет… африканский червь
В Кении найдено насекомое с удивительными способностями....
Забудьте всё, что вы знали о Луне
Новая теория предлагает в корне иное происхождение ночного светила....
Главная тайна Седьмой планеты разгадана через 38 лет
Уран оказался не таким уж странным, как думали ученые....
80 000 лет жизни: какие тайны скрывает самое древнее и большое существо на планете?
Залог невероятного долголетия и удивительного выживания обнаружили учёные....
«Орешник», «Бук» и «Тополь»: искусный нейминг от российских военных конструкторов
Наука как сбить Запад с толку....
Раскрыт секрет идеального женского тела?
Оказывается, дело вовсе не в соотношении талии и бедер....
Янтарь из недр Антарктиды раскрыл тайны тропических лесов
Застывшая смола возрастом 90 млн лет как часть исчезнувшей экосистемы....
Саблезубый котёнок томился во льдах Якутии 35 тысяч лет
Благодаря находке стало известно, что сородичи пушистика обитали в столь холодных местах....
Ученая вылечила свой рак вирусами собственного производства
Если человек хочет жить — медицина бессильна....
Носи умные очки или увольняйся!
Amazon планирует заставить всех курьеров носить этот электронный прибор....
Разгадано учеными: почему города разрушают сердце и разум
Причины, которые нашли исследователи, вас удивят....
Почти бессмертные существа помогут человечеству покорить глубокий космос
Ученым, наконец, удалось «взломать» код поразительной живучести тихоходок....
Турбулентность отменяется! А пилоты-люди вообще будут не нужны
Искусственный интеллект может в корне изменить авиацию....
Надеялись на Беса: древние египтянки при беременности хлебали галлюциногенные смеси
Думали, что божок с двусмысленным для нас именем убережёт....
Чудо в перьях: Робот-голубь «упорхнёт» от радиолокации
Изобретение грозит новой гонкой вооружений....