Глобальное потепление повысило продуктивность растений
Фото © Flickr/Narayan G. Maharjan
Растениям с каждым годом требуется всё меньше воды для производства одного и того же количества органических веществ.
Исследователи из Института океанографии Скриппса показали, что с повышением уровня CO₂ в воздухе эффективность фотосинтеза у наземных растений повышается. На это указывает уменьшение соотношения изотопов углерода 13С/12С. Научная статья, посвящённая этому вопросу, опубликована в PNAS.
Учёные использовали данные ежегодных измерений относительного содержания изотопов углерода в CO₂ с 1978 по 2014 год на станции у Мауна-Лоа и в ледяных кернах, добытых на антарктических станциях. Они смоделировали, как должно было меняться это соотношение в зависимости от различных факторов, и сравнили результаты моделирования с наблюдаемым. Один из самых мощных факторов — так называемый эффект Зюсса. Он заключается в том, что сжигаемое ископаемое топливо практически не содержит углерод-13 и углерод-14. Поэтому доля 13С и 14С в углекислом газе падает, а относительное количество углерода-12 там растёт.
Расчёты показали, что снижение доли 13С в углекислом газе происходит медленнее, чем должно при существующем уровне потребления ископаемого топлива. Приняв во внимание некоторые другие известные факторы, исследователи пришли к выводу, что причиной замедленного удаления углерода-13 из углекислого газа могут быть растения. Они используют CO₂ для построения молекул органических веществ при фотосинтезе. Задействованные в этом процессе ферменты "предпочитают" более лёгкий 12С более тяжёлому 13С. Этим они сдерживают падение его количества в углекислом газе. Известно, что чем эффективнее фотосинтез, тем чётче выражено это предпочтение.
Дело в том, что при повышении концентрации углекислого газа снижается количество устьиц — микроотверстий в листьях, через которые газ проникает в растения. Через эти же отверстия неизбежно испаряется вода, также необходимая для фотосинтеза. Раз число устьиц падает, а CO₂ при этом входит достаточно, потери воды снижаются. Её количество, требуемое для производства определённой массы органических веществ путём фотосинтеза, тоже уменьшается.
В таких результатах мало неожиданного. Для производства органических веществ растениям нужны углекислый газ, вода, солнечный свет и достаточно высокая температура. Благодаря глобальному изменению климата доступность этих ресурсов возрастает, а вслед за ней растёт и продуктивность фотосинтеза. Тем не менее авторы статьи предупреждают, что польза такого позитивного аспекта глобального потепления, как повышение урожайности, может быть полностью нивелирована негативными факторами: снижением биологического разнообразия, затоплением значительных территорий из-за таяния ледников и многим другим.
