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
Таинственная «дверь» обнаружена в Антарктиде
Теория заговора против официальной науки: кто окажется прав?...
15 000 американских городов станут призраками в ближайшие десятилетия
Ученые уверены, что «там просто некому будет жить»....
Не по вкусу: комары пьют кровь не у всех подряд
Полезно понимать для защиты от опасных насекомых....
НЛО управляют армией беспилотников, которые следят за военными базами США
Загадочные дроны буквально терроризируют американских военных летчиков....
Странный случай: укус змеи подействовал на австралийца спустя 15 часов
Только 10% укушенных на самом деле получают дозу яда....
Собаки поднялись на новую ступень эволюции
Третья стадия одомашнивания — что это значит?...
20 млн жителей США могут остаться без воды
Великие озера поразила небывалая засуха....
Первые оседлые люди в Европе: в Сербии обнаружили дом возрастом 8000 лет
Обгорелое жилище перевернуло представления о ранних поселенцах....
Вспененный гель быстро останавливает кровотечение и снижает риск заражения
Учёные изобрели спасающую жизнь «повязку»....
Кошки могут понимать многие слова
Но для экспериментов голос хозяина произносил бессмыслицу....
Google срочно переходит на атомную энергию
АЭС опасны, но у Америки просто нет выхода....
Первая частная космическая станция появится на орбите в 2025 году
Комплекс, созданный с учетом проблем астронавтов, потянул на миллиард долларов....
Американские ученые отрицают ускорение глобального потепления
Формально, так и есть, но это ещё не всё....
Окаменелости в Индии рассказали о самом раннем случае разделки слонов людьми
Это произошло не менее 300 тысяч лет назад....
Детекторы ИИ ложно обвинили студентов в плагиате
Ничто не ново на всё 100%....
Режиссер фильма «Я, робот» утверждает, что Илон Маск крадет его идеи
Смех смехом, но новые проекты Маска удивительно похожи на кадры из фильма....