Stigende CO2 fører til ændringer i landplanters fotosyntese

Forskere ledet af Scripps Institution of Oceanography ved University of California San Diego har fastslået, at der er sket store ændringer i planteadfærd i løbet af de sidste 40 år, ved hjælp af målinger af subtile ændringer i kuldioxiden (CO ₂ ) findes i øjeblikket i atmosfæren.

De to vigtigste isotoper, eller atomare former, af kulstof er kulstof-12 ( ¹² C) og kulstof-13 ( ¹³ C). Da CO2 er steget siden slutningen af ​​19 ^th århundrede, forholdet mellem ¹³ C til ¹² C i atmosfærisk CO ₂ er faldet. Det er til dels fordi CO ₂ produceret ved forbrænding af fossile brændstoffer har et lavt niveau ¹³ C/ ¹² C-forhold. Der er også andre faktorer i naturen, imidlertid, som har påvirket hastigheden af ​​faldet i isotopforholdet. Den målte hastighed for fald i isotopforholdet viser sig at være anderledes, end hvad forskerne tidligere havde forventet.

Det Scripps-ledede team opdaterede rekorden for CO ₂ isotopforhold, der er blevet lavet på Scripps siden 1978 ved hjælp af luftprøver indsamlet ved Hawaiis Mauna Loa og Sydpolen. Forskerne bekræftede, at uoverensstemmelsen eksisterer og overvejede flere årsager til det. De konkluderede, at ingen kombination af faktorer plausibelt kunne forklare ændringerne i CO ₂ isotopforhold, medmindre planteadfærden ændrede sig på en måde, der påvirker, hvor meget vand planter har brug for til vækst.

Arbejdet hjælper med at forstå detaljerne i, hvordan blade reagerer på ændringer i CO ₂ . Forud for denne undersøgelse, det var allerede klart, at planter opfører sig anderledes, når de udsættes for højere atmosfærisk CO ₂ niveauer, fordi CO ₂ påvirker stomatas adfærd, de mikroskopiske huller i blade, der tillader et blad at optage CO2. Disse huller tillader også vand at fordampe fra bladet, som skal genopfyldes med vand tilført rødderne for at undgå udtørring. Med mere CO ₂ i atmosfæren, en plante har råd til at have mindre eller færre stomata, dermed mere fotosyntese for den samme mængde vand.

Men det har ikke været nemt at måle præcis, hvor meget mere effektive planter er blevet til at bruge vand. Denne undersøgelse giver en ny metode til at måle denne effekt, fordi efterhånden som et blad bliver mere effektivt til at bruge vand, dette påvirker også, hvordan det optager de forskellige kulstofisotoper i CO ₂ . Når denne faktor er inkluderet som en variabel, forholdet mellem de to former for CO ₂ svarer meget tættere til forventningerne. National Science Foundation, Energiministeriet, NASA, og Eric og Wendy Schmidt Fund for Strategic Innovation støttede undersøgelsen, "Atmosfærisk bevis for en global sekulær stigning i kulstofisotopisk diskrimination af jordfotosyntese, " som optræder i den 11. september-udgave af tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences .

Forskningen understøtter en langvarig hypotese introduceret af plantebiologer, som antyder, at planter vil opnå en optimal reaktion på stigende CO ₂ niveauer i atmosfæren.

"Denne optimale model forudsiger næsten proportional skalering mellem vandforbrugseffektivitet og CO ₂ sig selv, " sagde undersøgelsens hovedforfatter og Scripps-videnskabsmand Ralph Keeling, som også vedligeholder det internationalt anerkendte Keeling Curve-datasæt, der måler atmosfærisk CO ₂ siden 1958. "Optimal eller næsten optimal adfærd er fundet i mindre undersøgelser af individuelle planter, men dette papir er det første, der viser, at det kan være tydeligt på hele planetens skala."

Forøgelsen i effektiviteten af ​​fotosyntese, der er dokumenteret i denne undersøgelse, har sandsynligvis hjulpet planter med at opveje en del af menneskeskabte klimaændringer ved at fjerne mere CO2 fra atmosfæren, end de ellers ville have gjort.

"De fulde konsekvenser er stadig langt fra klare, imidlertid, og eventuelle fordele kan blive mere end opvejet af andre negative ændringer, hedebølger og ekstremt vejr, tab af biodiversitet, stigning i havniveauet, og så videre, sagde Keeling.