Stigende CO2 på grund af klimaændringer forbedrer muligvis ikke landbruget, model viser

Selvom mange mennesker har argumenteret for, at stigende kuldioxidniveauer ville gavne afgrødeproduktionen, en nyere model af virkningerne af øget CO2 viser, at det ikke er så enkelt, og at forhøjede niveauer kan have en meget mindre positiv effekt på planternes fotosyntese end tidligere forudsagt.

Purdue University-forskere testede virkningerne af øget CO2 og varmere temperaturer på brugen af ​​plantevand. Selvom øget kuldioxid og varmere temperaturer generelt forbedrer fotosyntesen, i disse eksperimenter fandt forskerne, at porer på planteblade, kendt som stomata, blev forudsagt at blive indsnævret under disse forhold, reducere mængden af ​​fugt, planter frigiver til luften.

Selvom denne ændring kan betyde, at nogle planter er mere effektive i deres vandforbrug i nogle tørre områder, samlet set vil denne ændring i plantefysiologi have sine egne klimaeffekter, hvilket resulterer i mindre nedbør i nogle regioner, skade planter og afgrødeudbytte, siger Qianlai Zhuang, professor i jord og atmosfærisk videnskab.

"Denne undersøgelse afslører, at mens øget atmosfærisk kuldioxid direkte kan styrke planternes optagelse af CO2, det kan også reducere plantetranspiration, påvirke globale nedbørsmønstre, og øge opvarmningen lokalt, " han siger.

Forskningen blev offentliggjort i et nyligt nummer af Geofysiske forskningsbreve . Zhuangs kandidatstuderende Zhu er hovedforfatteren på papiret.

Lisa Welp, assisterende professor i biogeokemi i Purdues Department of Earth, Atmosfærisk, og planetariske videnskaber, og en medforfatter på papiret, siger, at i mange terrestriske økosystemer, nedbør er fra vand, der genanvendes til atmosfæren af ​​planter mod vinden, påvirker både nedbør og temperaturer.

"Den rolle, jordbaseret vegetation spiller i genanvendelse af nedbør på land, bliver ofte forenklet eller overset, men det er en nøglespiller i at bestemme regionale nedbørsmønstre og, derfor, produktivitet i vandbegrænsede økosystemer, " siger Welp. "Hvis nogle planter reducerer deres overførsel af vand til atmosfæren ved at reducere transpirationshastigheder, dette resulterer i regionale fald i nedbør. Det resulterer også i lokal opvarmning, fordi fordampende vand fra planteblade fungerer som et klimaanlæg, holde overfladetemperaturerne køligere."

Samlet set, effekten er stærk nok til, at der ikke er nogen nettostigning i den globale landbrugsproduktion, siger Zhuang. Faktisk, som kuldioxid stiger globalt, modelleringen viste, at plantelivet i de fleste regioner i verden lider betydeligt på grund af stigende temperaturer og faldende nedbør.

"Man kan ikke se på kun én effekt isoleret, såsom fotosyntese, og træffe en beslutning om, hvordan det vil påvirke den globale afgrødeproduktion, " siger Zhuang. "Der er både direkte og indirekte effekter, og begge skal overvejes. "

Atmosfærisk kuldioxid er steget fra 280 ppm før den industrielle tidsalder, som begyndte i slutningen af ​​1700-tallet, til det nuværende niveau over 400 ppm.

Zhuang og kandidatstuderende Peng Zhu udtænkte seks modeleksperimenter ved hjælp af historiske klimadata fra 1850 til 2011. De fandt ud af, at selvom nogle få områder ville opleve forbedret plantevækst - inklusive dele af Canada, det meste af Madagaskar, og Indiens sydspids - andre regioner på planeten ville lide.

"Denne undersøgelse indikerer, at netto CO2-gødningseffekten vil blive overvurderet, medmindre vegetations-klimafeedback-effekter tages i betragtning, " siger Zhu.