Økologer gennemfører en ny undersøgelse af vegetationstranspiration fra et globalt netværk af 251 steder

En økolog fra RUDN University sammen med kolleger fra 14 lande sammenlignede tre metoder til estimering af økosystemtranspiration i en undersøgelse. I den første forskning nogensinde med et så omfattende datasæt, holdet brugte vand-dampstrømdata fra land-atmosfære indsamlet på 251 steder over hele planeten, fra Australien til Grønland. Resultatet af forskningen hjælper med at forstå planternes rolle i de globale vand- og kulstofcyklusser i den nuværende situation med global opvarmning. Resultaterne af undersøgelsen blev offentliggjort i december 2020 -udgaven af ​​tidsskriftet Global ændringsbiologi .

Planterødder absorberer vand fra jorden og transporteres gennem stænglerne op til deres blade takket være en gradient af vanddampetryk. Når den når bladene, vand fordamper gennem bladporer kaldet stomata og kommer ind i atmosfæren. Den fysiske proces, ved hvilken vand frigives til atmosfæren af ​​planter kaldes transpiration. Transpiration er et 'mødested' for kulstof, vand, og energicyklusser i terrestriske økosystemer, da planter har brug for vand til fastsættelse af atmosfærisk CO ₂ ved fotosyntese og omdanne en stor brøkdel af solenergiindgangen til denne proces. Derfor, ved at forbedre modelleringen af ​​transpiration, forskere kan analysere vegetationens rolle i klimaforandringsscenarier.

En international gruppe af forskere ledet af Dr. Jacob Nelson fra Max Planck Institute for Biogeochemistry (Tyskland) og herunder en økolog fra RUDN University, sammenlignede tre metoder til estimering af økosystemtranspiration baseret på mikrometeorologiske data fra FLUXNET - et globalt netværk af stationer.

Teamet brugte de data, der blev indsamlet på 251 FLUXNET -websteder. Blandt mange miljømæssige fysiske og kemiske parametre, disse stationer leverer kontinuerlige fluxmålinger af vanddamp og kuldioxid mellem de overvågede økosystemer og atmosfæren. For at gøre det, virvelkovariansmetoden anvendes, der er afhængig af den tredimensionelle overvågning ved høj frekvens af turbulente strømme af sporgasser. Holdet valgte tre metodiske tilgange til at hente transpiration fra hvirvelkovariansdataene og brugte uafhængige træsapstrømmålinger fra seks teststeder til at sammenligne transpirationsestimaterne.

"Alle tre metoder er baseret på forholdet mellem evapotranspiration og kulstofstrømme optaget af fotosyntese fra atmosfæren, det kaldes vandforbrugseffektivitet, og adskiller sig ved indledende antagelser og parameterisering. I daglig målestok, transpirationsestimater givet ved de tre metoder var stærkt korrelerede, mellem 89 og 94%. Imidlertid, forholdet mellem transpiration og evapotranspiration var forskelligt på tværs af modeller fra 45% til 77%. "sagde Dr. Luca Belelli Marchesini -forsker ved Agrarian and Technological Institute ved RUDN University (Rusland) og ved Fondazione Edmund Mach (Italien).

Efter yderligere at have analyseret resultaterne på jagt efter drivende faktorer, holdet konkluderede, at den geografiske variation i forholdet mellem transpiration og evapotranspiration (T/ET) hovedsageligt blev kontrolleret af vegetation og jordkarakteristika frem for af klimatiske variabler som temperatur og nedbør.

For at forklare den relative stabilitet af T/ET blandt websteder, holdet foreslog to hypoteser. Den første består i en afvejning mellem mængden af ​​nedbør, der opfanges af vegetationskroner og jordfordampning:økosystemer med et tæt bladdække, ikke begrænset af tilgængelighed af vand, ville dermed opfange mere regn, og jordfordampning ville blive reduceret. I modsætning, vandbegrænsede økosystemer, kendetegnet ved et mindre vegetationsdække, ville få en større brøkdel af vand fordampet fra jorden.

Ifølge den anden hypotese, økosystemer har en tendens til at tilpasse sig de tilgængelige vandressourcer, derfor, for eksempel, vegetation i tørt klima ville forbedre udnyttelsen af ​​den begrænsede nedbør, dermed øges T/ET -forholdet.

'Kombinationen af ​​disse to hypoteser forklarer sandsynligvis den relative stabilitet af T/ET -forholdet i forskellige økosystemer. Denne undersøgelse repræsenterer det første omfattende estimat af økosystemtranspiration baseret på data på stedet og giver mulighed for at kaste nyt lys over planternes brug af vand i forbindelse med de globale vand- og kulstofcyklusser, "tilføjede Dr. Luca Belelli Marchesini.