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
Бомбы с орбиты: почему советская технология, воскрешенная Китаем, встревожила США?
Американцы слишком долго считали свои системы раннего предупреждения лучшими на планете. Теперь......
Битва под Каневом: почему на 350 лет замолчали сокрушительную победу России?
Неудобная победа, предательство и идеология. Мы бы могли вообще не узнать об этом триумфе русского оружия...
С Ноева ковчега сняли запрет: что покажут радары на Арарате?
История, которую больше всего высмеивали ученые, неожиданно становится все более реальной...
Дикий народ чучуна: Кто наводил ужас на коренное население Сибири?
Йети? Люди-изгои? Древнее племя? Пока что вопросов больше, чем ответов...
Мрачный прогноз для США из 1995 года сбылся: в чем великий ученый Саган оказался прав?
Исследователь говорил: все плохо, но еще не все потеряно. Его советы могут реально помочь всему человечеству...
Почему их ДНК не меняется уже 42 000 лет: определен самый древний народ на планете
Три раза предки жителей Океании встречались с исчезнувшими видами людей, и это в корне изменило их гены...
Тайна «косого глаза» Венеры раскрыта: что увидела нейросеть на картинах Боттичелли?
Художник нарисовал пять портретов прекрасной Симонетты Веспуччи. И каждое полотно еще больше подтверждает страшный диагноз...
Новая вселенная внутри звезды: почему Эйнштейн мог ошибаться насчет черных дыр
Больше 20 лет эта гипотеза в буквальном смысле раздирает мир науки. Но, возможно, именно она выведет ученых из тупика сингулярности...
Снегопады в Антарктиде становятся все аномальнее: и ученые, наконец-то, знают почему?
Ученым придется пересмотреть все климатические модели Шестого континента. Кстати, снега там будет выпадать с каждым годом все больше...
Еще одна тайна майя: археологи секрет алтаря в заброшенном городе
Выяснилось, что индейцы долгие столетия продолжали исповедовать, казалось бы, давно забытый древний культ...
Марс под вопросом: что может обнулить иммунитет у космонавтов?
И почему защита организма перестает видеть микробы, выжившие в космосе?...
43 — проклятый возраст Рюриковичей: почему многие князья не переживали этот роковой рубеж?
Генетики говорят: русская династия слишком поздно поняла, что попала в ловушку «чистой» крови...
Бельгийскую разведку снова взломали: хакеры целый год качали оттуда секретные данные
Эксперты говорят: проникновение было замечено совершенно случайно. И это пугает...
Доказана жизнь на спутнике Юпитера: как же бактериям удалось добраться с Земли на Европу?
За 3,5 миллиарда лет земные бактерии могли долететь до 105 звездных систем. Так что у Европы есть все шансы на «заражение»...
Сначала Стоунхендж был... не каменным: найден прототип легендарного святилища
Доисторическая религия оказалась старше на 500 лет, чем считали ученые. И она играла огромную роль в жизни древних людей...
Кипящая дыра в Йеллоустоуне: почему геологи «проморгали» опасный инцидент?
Геологический детектив: незамеченный взрыв, неожиданный провал и далеко идущие последствия...