Дослідження показують, що абсолютно всі кущі, ліани та дерева, які нас оточують, відіграють важливу роль у поглинанні надлишку вуглецю з атмосфери. Але в якийсь момент рослини можуть поглинати стільки вуглецю, що їхня допомога в боротьбі зі зміною клімату починає слабшати. Коли саме це станеться? На це питання вчені намагаються знайти відповідь.
З початку промислової революції на початку 20 століття кількість вуглецю в атмосфері, спричинена діяльністю людини, різко зросла. Використовуючи комп’ютерні моделі, автори, опубліковані в Trends in Plant Science, виявили, що в той же час фотосинтез збільшився на 30%.
«Це як промінь світла в темному небі», — каже Лукас Чернусак, автор дослідження та екофізіолог з Університету Джеймса Кука в Австралії.
Як це було визначено?
Чернусак і його колеги використовували дані досліджень навколишнього середовища 2017 року, які виміряли карбонілсульфід, знайдений у кернах льоду та зразках повітря. Окрім вуглекислого газу, рослини поглинають карбонілсульфід під час свого природного циклу вуглецю, і це часто використовують для вимірювання фотосинтезу в глобальному масштабі.
«Наземні рослини поглинають близько 29% наших викидів, які інакше сприяли б концентрації CO2 в атмосфері. Аналіз нашої моделі показав, що роль земного фотосинтезу в цьому процесі поглинання вуглецю є більшою, ніж більшість інших моделей», — говорить Чернусак.
Але деякі вчені не дуже впевнені щодо використання карбонілсульфіду як методу вимірювання фотосинтезу.
Керрі Сендалл, біолог із Південного університету Джорджії, вивчає, як рослини ростуть за різних сценаріїв зміни клімату.
Оскільки поглинання карбонілсульфіду рослинами може змінюватися залежно від кількості світла, яке вони отримують, Сендалл каже, що результати дослідження «можуть бути переоцінені», але вона також зазначає, що більшість методів вимірювання глобального фотосинтезу мають певний ступінь невизначеності.
Зеленіший і густіший
Незалежно від того, наскільки збільшився фотосинтез, вчені погоджуються, що надлишок вуглецю діє як добриво для рослин, прискорюючи їх ріст.
«Є докази того, що листя дерев стало щільнішим, а деревина — щільнішою», — каже Чернусак.
Вчені з національної лабораторії Оук-Райд також відзначили, що коли рослини піддаються впливу підвищеного рівня CO2, розмір пор на листі збільшується.
Сендалл у своїх власних експериментальних дослідженнях піддала рослини дії вдвічі більшої кількості вуглекислого газу, яку вони зазвичай отримують. У цих умовах, за спостереженнями Сендалла, склад тканин листя змінився таким чином, що травоїдним стало важче їх поїдати.
Переломний момент
Рівень CO2 в атмосфері зростає, і очікується, що з часом рослини не зможуть з цим впоратися.
«Реакція поглинача вуглецю на збільшення атмосферного CO2 залишається найбільшою невизначеністю в моделюванні глобального вуглецевого циклу на сьогоднішній день, і це є основним фактором невизначеності в прогнозах зміни клімату», — зазначає національна лабораторія Оук-Райд на своєму веб-сайті.
Найбільший вплив на кругообіг вуглецю має розчищення землі для культивації або сільського господарства та викиди викопного палива. Вчені впевнені, що якщо людство не припинить це робити, переломний момент неминучий.
«Більше викидів вуглецю потраплятиме в атмосферу, концентрація буде швидко зростати, і в той же час зміни клімату відбуватимуться швидше», — говорить Деніел Вей, екофізіолог із Західного університету.
Що ми можемо зробити?
Вчені з Університету Іллінойсу та Департаменту сільського господарства експериментують зі способами генетичної модифікації рослин, щоб вони могли накопичувати ще більше вуглецю. Фермент рубіско відповідає за захоплення CO2 для фотосинтезу, і вчені хочуть зробити його ефективнішим.
Недавні випробування модифікованих культур показали, що підвищення якості рубіско збільшує врожайність приблизно на 40%, але використання модифікованого рослинного ферменту у великих комерційних масштабах може зайняти більше десяти років. Поки що випробування проводилися лише на звичайних культурах, таких як тютюн, і незрозуміло, як рубіско змінить дерева, які поглинають найбільше вуглецю.
У вересні 2018 року екологічні групи зустрілися в Сан-Франциско, щоб розробити план збереження лісів, який, за їхніми словами, є «забутим рішенням проблеми зміни клімату».
«Я думаю, що політики повинні відреагувати на наші висновки, визнавши, що наземна біосфера зараз функціонує як ефективний поглинач вуглецю», — говорить Чернусак. «Перше, що потрібно зробити, це вжити негайних заходів для захисту лісів, щоб вони могли продовжувати поглинати вуглець, і негайно розпочати роботу з декарбонізації енергетичного сектора».